单晶生产工艺ppt课件.ppt

《单晶生产工艺ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、中卫市银阳新能源有限公司培训资料8/25/20211Czochralski(CZ)MethodFloatZone(FZ)MethodWafer单晶生产工艺8/25/20212硅的性质物理性质:硅呈灰色金属光泽，性质较脆，切割时易碎裂。硅的比重较小，硬度较大。硅属半金属，是极为重要的元素半导体。在液态时，其表面张力较大，从液态凝成固态时，体积膨胀较多。熔点:1416±4℃,沸点:3145℃;固态密度:（20℃）2.33克/厘米3液态密度:（1420℃）2.54克/厘米3物性质理8/25/20213温度对半导体材

2、料电阻率的影响对金属导体来说，当温度升高时，它的电阻率增大，但变化幅度不大，而半导体与此相反，当温度升高时，电阻率降低，温度下降时，电阻率增大，而且变化幅度很大。当温度变化300℃时，电阻率会改变几千倍到几十万倍。当温度下降至接近绝对零度（-273℃）时，半导体就成为绝缘体。8/25/20214杂质对半导体材料电阻率的影响半导体的电阻率对其所含的杂质量是非常敏感的。杂质含量的改变，会引起半导体材料的电阻率发生剧烈变化它说明了半导体中杂质含量是决定其电阻率的主要因素之一。8/25/20215多晶与单晶硅硅晶体有

3、多晶体和单晶体之分。单晶：单晶体内的原子（或离子）都按同一规律周期性地排列。多晶：多晶体则由许多取向不同的小单晶体（又称晶粒）组成，多晶体内的原子（或离子）呈局部周期性规则排列，不同的局部区域中原子排列的方向不同8/25/20216单晶硅单晶硅就是单晶态的高纯硅，它的质量可以用一系列参数来表述，包括：电阻率、型号、晶向、位错、少数载流子寿命、氧含量、碳含量、直径等这些参数缺一不可8/25/20217单晶硅生产单晶硅生产有两大任务：一是要解决杂质控制问题，另一个是要解决晶体结构问题。杂质控制问题又分两方面，一方

4、面要把有害的杂质控制在目标含量之下，另一方面要把三、五族杂质及氧含量控制在目标范围之内。晶体结构问题要使硅原子极为有序地按一定方向排列，不能有任何错位目前硅单晶硅生产主要有两种方法：CZ法和FZ法，CZ法俗称直拉法，也称有坩埚法是由一个捷克人切克劳斯基发明的，CZ是他姓的头两个字母。FZ法也就是区域熔化法，简称区熔法，FZ是floatingzone（悬浮区域）的头两个字母，与有坩埚法相对应，也称无坩埚法。8/25/20218影响质量、成品率各项因素8/25/20219FZ法（区熔法-无坩埚法）看附图有适合晶体

5、生长温度梯度的高频加热线圈。有晶向正确（偏向也正确）的无位错籽晶；有良好的引晶、细颈及放转肩技术。三项中高频加热线圈是基础。8/25/202110WaferFloatZone(FZ)MethodCZmethod8/25/202111区溶法生长的单晶特点：纵向杂质分布比较好，但径向分布不如直拉法的单晶，因为用这种方法生长单晶时。熔体不接触任何东西（在真空或保护气氛中生长），含氧量低且纯度高。适于做大功率可控硅等器件。8/25/202112CZ法（直拉法-有坩埚法）看附图有适合晶体生长温度梯度的热系统（或称热场）

6、；有晶向正确（偏向也正确）的无位错籽晶；有良好的引晶、细颈及放转肩技术。三项中热系统是基础8/25/202113WaferCzochralski(CZ)Method8/25/202114直拉法的特点用此方法生长直径200mm以上的硅单晶是不困难的，单晶长度一般为1000mm以上。这种方法生长的单晶硅径向杂质分布比较均匀。但纵向分布就差一些。另外拉制单晶时熔体直接与石英坩埚接触，会引进一些氧原子及碳沾污，用直拉法生长的单晶一般用于普通硅器件和集成电路的制造。不适合做大功率可控硅等器件，因为它的含氧、碳量高。击穿

7、电压上不去，8/25/202115CZ法单晶硅生长8.转肩9.等径生长10.收尾11.停炉/热检漏12.拆炉备料装炉抽空/检漏化料稳定引晶放肩8/25/202116直径直径也是太阳能用硅单晶的重要参数，一般滚完圆的单晶直径为150mm。拉出来的单晶直径应该在153mm-155mm之间，这样有利于后工序的生产。现在硅单晶的交易中经常以理论直径的长度作为计量单位，如1米多少钱。因此直径控制的精度是生产过程中的重要因素，直接关系到生产成本。8/25/202117不同直径的1公斤晶体的理论长度晶体直径（英寸）3456

8、8晶体直径（毫米）76.2101.6127152.4203.2晶体长度（毫米）94.152.933.923.513.248/25/202118高度=体积底面积体积=重量密度8/25/202119电阻率电阻率是常用的半导体材料参数，它反映了半导体内杂质浓度的高低和半导体材料导电能力的强弱。电阻率为材料内平行于电流方向的电位梯度与电流密度之比。电阻率是表现材料导电性质的物理量，是载流子在材料内流通难易程