毕业设计（论文）-综述单晶生长方法

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1、华中科技大学文华学院毕业设计（论文）目录摘要1ABSTRACT2第一章单晶的生长原理41.1单晶的生长原理4第二章直拉法5第三章区熔法11第四章水平法12第五章垂直梯度凝固法13第六章热交换法16第七章液封法17第八章蒸汽压控制法21结束语22参考文献23致谢2525华中科技大学文华学院毕业设计（论文）综述单晶生长方法摘要在20世纪90年代，硅基微电子学已经达到了成熟规模化生产水平。较低的晶片价格是器件生产转变的主要驱动力，这种转变伴随增加晶片直径需求和精确剪裁器件相应的器具，允许既能用于离子注入又能用于外延生长的器件生产技术。单晶晶片的生产厂家面临通过减少生产成本来降低晶片价格

2、。单晶材料根据晶体生长法有很多，本文主要讲的有直拉法，区熔法，热交换法，水平法，垂直梯度凝固法，液封法，蒸汽压控制法等。本文通过这7种方法来让我们了解单晶的生长，虽然不能很深入但能有个初步的认识。关键词：单晶生长；方法；微电子25华中科技大学文华学院毕业设计（论文）ReviewofsinglecrystalgrowthmethodAbstractInnineteenninties，Silicon-basedmicroelectronicshasreachedamaturelarge-scaleproductionlevel.Thelowerchippriceisthemaindr

3、ivingforceofproductionshiftdevice,thisshiftwithincreasethediameterofthewaferdemandandprecisetailoringdevicecorrespondingapparatus，allownotonlycanbeusedforionimplantationandcanbeusedfortheepitaxialgrowthofdevicemanufacturingtechnology.Singlecrystalwafermanufacturerfacesbyreducingproductioncost

4、sandreducechipprice.Singlecrystalmaterialbasedoncrystalgrowthmethodhasmany,ThisarticlemainlytellsaCzochralskimethod,Zonemeltingmethod,Heatexchangemethod,Levelmethod,Verticalgradientfreezemethod,Liquidsealmethod,Steampressurecontrolmethod,andsoon.Throughthese7methodstoletusknowaboutthegrowthof

5、singlecrystal,althoughnotverythoroughbutcanhaveapreliminaryunderstanding.KeyWords：Singlecrystalgrowth;method;Microelectronics25华中科技大学文华学院毕业设计（论文）第一章单晶的生长原理1.1单晶的生长原理在单晶成长过程中，随着熔场温度的下降，将发生液态转变到固态的相变化。对于发生等温、等压条件下的相变化，不同相之间的相对稳定性可由吉布斯自由能判定。ΔG可以视为结晶气动力。ΔG=ΔH-TΔS（1-1）在平衡的熔化温度Tm时，固液两相的自由能是相等的，即ΔG=

6、0，因此ΔG=ΔH-Tm×ΔS=0（1-2）所以，ΔS-ΔH／Tm（1-3）其中，ΔH即为结晶潜热。将式（3）代入式（1）可得ΔG=ΔH（Tm-T）／Tm=ΔHΔT／Tm=ΔSΔT（1-4）由式（4）可以看出，由于ΔS是一个负值常数，所以ΔT（即过冷度）可被视为结晶的唯一驱动力。以典型的CZ长晶法为例，加热器的作用在于提供系统热量，以使熔体维持在高于熔点的温度。如果在液面浸入一晶种，在晶种与熔体达到热平衡时，液面会靠着表面张力的支撑吸附在晶种下方。若此时将晶种往上提升，这些被吸附在液体会跟着晶种往上运动，而形成过冷状态。这节过冷的液体由于过冷度产生的驱动力而结晶，并随着晶种方向长

7、成单晶棒。在凝固结晶过程中，所释放出的潜热是一个间接的热量来源，潜热将借着传导作用而沿着晶棒传输。同时，晶棒表面也会借着热辐射与热对流将热量散失到外围，另外熔场表面也会将热量散失掉。于是，在一个固定的条件下，进入系统的热能将等于系统输出的热能。25华中科技大学文华学院毕业设计（论文）第二章直拉法直拉法的生产过程简单来说就是利用旋转的籽晶从熔硅中提拉制备单晶硅。利用籽晶坩埚熔体中提拉单晶的技术，由切克劳斯基(J．Czochralski)于1918年首次用此法生长金属晶体，故又称切克