中職教育一年級上學(xué)期電子與信息《單晶硅生長》教學(xué)課件

項目二電子器件材料制備2.2單晶硅生長微電子技術(shù)與器件制造2.2單晶硅生長主講人：方志兵引言

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INTRODUCTION硅的單晶體是指具有基本完整的點陣結(jié)構(gòu)的晶體。不同的方向具有不同的性質(zhì)，是一種良好的半導(dǎo)材料。經(jīng)過硅提純后，我們得到了純度較高的多晶硅，要得到制造半導(dǎo)體硅器件的原料，還要進行進行單晶硅生長工序，其主要過程是用高純度的多晶硅在單晶爐內(nèi)拉制而成。PART01

認識單晶硅生長PART02單晶硅生長設(shè)備PART03單晶硅生長過程目錄2.2單晶硅生長知識目標1.理解單晶硅生長原理2.掌握直拉法單晶硅生長方式2.1.1認識單晶硅生長2.2單晶硅生長2.2.1認識硅提純2.2.1認識單晶硅生長1.單晶生長的作用單晶多晶提供過冷溫度使原子穩(wěn)定加熱使多晶硅熔融，提高原子的遷移能力，以便重新排列提供籽晶作為排列標準2.2.1認識單晶硅生長原子具有一定動能，以重新排列要有一個排列標準排列好的原子能穩(wěn)定下來單晶制備需滿足條件單晶制備對策2.單晶生長的原則2.2.1認識單晶硅生長3.單晶生長的方式直拉法（Czochralski，CZ）區(qū)熔法（FloatingZone，F(xiàn)Z）外延法2.2.1認識單晶硅生長

直拉法

（CzochralskiCZ）把具有一定晶向的籽晶插入熔融硅中，控制一定的過冷溫度，以一定的速度將籽晶緩慢提升并同時旋轉(zhuǎn)籽晶軸，生長出新的晶體。2.2.1認識單晶硅生長3.單晶生長的方式

裝料

抽真空

檢漏、調(diào)壓

熔硅

引晶

放肩

轉(zhuǎn)肩

等徑

收尾

停爐

拆爐準備生長過程結(jié)束直拉法實施流程2.2.1認識單晶硅生長

直拉法（CZ法）

把具有一定晶向的籽晶插入熔融硅中，控制一定的過冷溫度，以一定的速度將籽晶緩慢提升并同時旋轉(zhuǎn)籽晶軸，生長出新的晶體。應(yīng)用于集成電路、半導(dǎo)體器件、太陽能電池等2.2.1認識單晶硅生長1inch=25.4mm3.單晶生長的方式—直拉法

懸浮區(qū)熔法

（FloatingZone）也稱FZ法，是利用高頻線圈在單晶籽晶和其上方懸掛的多晶硅棒的接觸處產(chǎn)生熔區(qū)，然后使熔區(qū)向上移動進行單晶生長。FZ法特點硅片尺寸偏小單晶硅純度更高主要用于功率器件，如可控硅等3.單晶生長的方式--懸浮區(qū)熔法懸浮區(qū)熔法示意圖2.2.1認識單晶硅生長

外延法指兩個晶體表面連生，形成有取向的生長界面。一般說，一個晶體表面從結(jié)構(gòu)上提供擇優(yōu)的位置，使第二個晶相附生上去。按基片和薄膜的性質(zhì)可分為：同質(zhì)外延異質(zhì)外延3.單晶生長的方式--外延法懸浮區(qū)熔法示意圖2.2.1認識單晶硅生長2.2.1認識單晶硅生長知識總結(jié)1.單晶硅生長原理2.單晶硅生長方式2.2單晶硅生長知識目標1.了解單晶爐的結(jié)構(gòu)2.掌握單晶爐各部分的作用2.2.2單晶硅生長設(shè)備2.2.2單晶硅生長設(shè)備2.2.2單晶硅生長設(shè)備籽晶軸石英坩堝石墨坩堝托石墨加熱器爐體結(jié)構(gòu)示意圖（圖片來源

微納加工技術(shù)

清華大學(xué)）2.2.2單晶硅生長設(shè)備電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)通過偵測感應(yīng)，結(jié)合電腦控制，達到控制熔硅溫度、升降提拉速度等基本工藝參數(shù)的效果。機械傳動系統(tǒng)提拉機構(gòu)：籽晶升降、旋轉(zhuǎn)坩堝升降和轉(zhuǎn)動機構(gòu)氣氛控制系統(tǒng)2.2.2單晶硅生長設(shè)備2.2.2單晶硅生長設(shè)備知識總結(jié)1.掌握單晶爐的組成2.掌握單晶爐各部分的組成及作用2.2單晶硅生長知識目標1.掌握單晶硅生長實施流程2.掌握單晶硅檢測2.2.3單晶硅生長過程2.2.3單晶硅生長過程1.領(lǐng)料確認2.拉單晶準備3.單晶爐運行4.質(zhì)量檢測2.2.3單晶硅生長過程1.領(lǐng)料確認點擊控制系統(tǒng)界面，彈出“參數(shù)設(shè)置”2.2.3單晶硅生長過程2.拉單晶前準備點擊單晶爐艙門將其打開多晶硅放入石英坩堝中，并固定籽晶2.2.3單晶硅生長過程3.單晶爐運行開始加工界面拉單晶過程2.2.3單晶硅生長過程4.質(zhì)量檢查--物理性能檢查物理性能檢測質(zhì)量直徑晶向外觀4.質(zhì)量檢查--電學(xué)參數(shù)檢測四探針法電學(xué)參數(shù)檢測結(jié)果2.2.3單晶硅生長過程2.2.3單晶硅生長過程4.質(zhì)量檢查--缺陷檢查單晶硅錠