年产2000万硅片单晶技术文件

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1、一、技术水平及主要性能指标：1、硅棒的制作原理是在FT-CZ2208AE型单晶炉是根据Czochralski(CZMethod)原理，在惰性气体腔体中通过石墨电阻加热器以高温将石英坩埚内半导体材料（多晶硅）熔化、稳定，再通过籽晶与熔硅的接触，籍籽晶提升及旋转机构、坩埚提升及旋转机构、直径测定控制系统、温度测定控制系统等关键部件的精密配合，用于制备太阳能级,亦可以用于电路级单晶的设备系统。2、硅棒制作工艺：装料→熔料→恒温→引晶→放肩→转肩→等径生长→收尾→停炉冷却3、硅棒的制作周期在50小时左右，应急控制部分（plc、pc、籽晶快速升降马达）UPS规格：3.000VA/2100W/AV220

2、单相、单次持续时间10分钟以上，具体单晶生长条件详见下表：单晶炉温度1650℃周围湿度15-36℃洁净度一般环境到达真空度3pa以下结晶拉制环境2.7KPa(20Torr)漏泄量40mTorr/Hr以下冷却水温度15-25℃冷却水压力：进水水压3-3.5KG平方厘米进出水压力差2KG/平方厘米氩气流量150L/min压力＞0.2Mpa真空泵极限真空度0.067pa排气能力＞150L/s4、单晶硅棒主要性能指标下表：尺寸6寸、6.5寸、8寸电阻率1-3Ω*cm少子寿命≥10us碳含量≤18ppma氧含量≤10ppma一、核心技术：1、参杂要求：制作单晶硅晶棒的原材料是多晶硅（也叫高纯硅）。另外

3、生产单晶硅棒时还需要加入掺杂物。掺杂物的种类分为P型和N型，N型掺杂物的种类一般为磷。依据半导体原件应用上的各种不同的电性要求，掺杂物的种类和浓度均有不同。多晶硅原料和掺杂物加入石英坩埚内，抽真空并通入氩气。然后开始加热至熔化温度（1420℃）以上，多晶硅原料熔化。当硅溶液的温度稳定以后，将晶种慢慢浸入溶液的表面中，是熔融硅按照晶种规格的方向生长晶体，即单晶硅。2、晶棒的上升速度和旋转转速：当单晶硅刚开始沿着晶种生长之初，须降低晶棒的拉速与硅溶液的温度，使得晶体的直径慢慢增大到所需的尺寸。然后旋转机构不断上升，熔融的硅材料依次在晶棒的末端结晶，最终生成单晶硅棒。旋转机构的旋转有两个作用：一是

4、使晶棒成圆柱形，一是保持晶棒内的掺杂物分布均匀。旋转机构的转速越低越有利于单晶的生长，旋转机构的转速越高则晶棒内的掺杂物越均匀。旋转机构的转速需优化到既能达到集成电路产品对掺杂均匀性的要求，又要保证足够的生产产能，以控制生产成本。1、加热功率的调整：由于晶棒生长的过程中，液面会逐渐下降溶液量变少，加热功率也逐渐的降低，以保持溶液的温度稳定。另外，晶棒的不断加长，晶棒的散热速率也在不断的变化，因此，晶棒的拉速与熔融硅的温度应不断的调整，这对于维持晶棒的直径精度在±2MM之间至关重要。因此不同工艺，有的单晶炉可以连续的加入多晶硅原料，因此可以加工出更长的晶棒。2、原材料纯度：除了石英坩埚、石墨元

5、件、氩气等可能带入杂质外，多晶硅元材料的纯度及其使用量对杂质的含量及浓度起主要的作用。在晶棒生长的过程中，杂质在固相中的浓度低于在液相中的浓度。于是在固液界面处，过剩的杂质逐渐在液相中积累，浓度渐渐上升而高于其它溶液中的浓度。这种现象称作偏析。高浓度杂质的溶液固化温度低于定浓度溶液的固化温度。如炉内溶液的时间温度低于固化温度，固液界面将会出现不稳定现象，这种现象称作过冷。过冷现象容易导致多晶硅的生长。因此，单晶硅棒生产所需要的原材料的纯度非常高。3、晶棒内热应力的控制：当石英坩埚内的熔融硅将近用完时，如果立刻将晶棒与液面分开，晶棒内的热应力将使晶棒内的硅原子排列出现滑移和错位。为了避免这一问

6、题，必须将晶棒的直径慢慢缩小，直到变成一圆锥型尖端后再与液面分离，然后长完的晶棒上升至副室冷却一段时间内取出。这一过程，俗称-收尾。至此，高纯硅的多晶硅原料被加工称单晶硅硅棒。