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硅单晶真空系统工艺详解
标签: 硅单晶
2022-09-22  阅读

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  【康沃真空网】目前,减压拉晶工艺是直拉法生产硅单晶常采用的工艺。减压工艺是在整个拉晶过程中,连续地向单晶炉炉膛内通入惰性气体,同时真空不断地从炉膛向外抽气,保持炉膛内真空度稳定,炉膛内保持负压。在硅单晶生长过程中,采用这种工艺保持惰性气体从炉体自顶向底地贯穿整个硅单晶生长的设备内,及时地带走由于高温而产生出来的硅氧化物和杂质挥发物,保持单晶炉膛内真空度稳定,减少外界因素对单晶炉膛内真空度的影响,确保硅单晶的品质。

硅单晶真空系统工艺详解

  真空系统 

  (1)主真空系统

  主真空系统提供了为各腔体抽真空或者当隔离阀关闭时仅为上下炉室抽真空的阀和管道。为控制真空腔独立气流压力提供了自动压力控制节流阀。

  (2)辅助(副炉室)真空系统

  辅助真空系统提供了将副炉室从常压抽至与上下炉室相等压力的阀和管道。在隔离步骤中,它通常是最先使用的,一根柔性波纹管为提升和旋转副炉室提供柔性连接。

  单晶炉生产工序:加料→熔化→缩颈生长→放肩生长→等径生长→尾部生长

  1、加料:将多晶硅原料及杂质放入石英坩埚内,杂质的种类依电阻的N或P型而定。杂质种类有硼,磷,锑,砷。

  2、熔化:加完多晶硅原料于石英埚内后,长晶炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氩气使之维持一定压力范围内,然后打开石墨加热器电源,加热至熔化温度(1420℃)以上,将多晶硅原料熔化。

  3、缩颈生长:当硅熔体的温度稳定之后,将籽晶慢慢浸入硅熔体中。由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力,会使籽晶产生位错,这些位错必须利用缩劲生长使之消失掉。缩颈生长是将籽晶快速向上提升,使长出的籽晶的直径缩小到一定大小(4-6mm)由于位错线与生长轴成一个交角,只要缩颈够长,位错便能长出晶体表面,产生零位错的晶体。

  4、放肩生长:长完细颈之后,须降低温度与拉速,使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小。

  5、等径生长:长完细颈和肩部之后,借着拉速与温度的不断调整,可使晶棒直径维持在正负2mm之间,这段直径固定的部分即称为等径部分。单晶硅片取自于等径部分。

  6、尾部生长:在长完等径部分之后,如果立刻将晶棒与液面分开,那么效应力将使得晶棒出现位错与滑移线。于是为了避免此问题的发生,必须将晶棒的直径慢慢缩小,直到成一尖点而与液面分开。这一过程称之为尾部生长。长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出,即完成一次生长周期。