拉晶工艺的相关知识重点
拉晶工艺与单晶炉操作注意事项
其他注 意事项
充氩气熔料:若打开的氩气流量值比较大时，要 采用分布递增的方法增大氩气流量，停止时则 要分步递减，这样做可以使氩气流量计不会因 为流量突然变化太大，而发生零点偏移。
放肩:若等径起始阶段直径生长不稳定，可以尝试手动 拉晶。待直径稳定后，再切换到自动。 若此时晶棒直径的实际值与目标值有偏差，可以通过 多次设定接近目标值的方法来达到目标直径。
电阻率
氧,碳含量
少子寿命
二 晶体生长工艺
引晶
熔体温度稳定后，降下籽晶至离液面 3～5mm距离，预热粒晶以减少籽晶与 熔体的温度差，从而减少产生的热应力 减少位错的产生.
在合适的温度下，界面处会逐渐产生 光圈;
温度过高会使籽晶熔断，
温度过低，将不会出现弯月面光环。
一般根据弯月面光环的宽度及明亮程 度来判断熔体0000Pa,关闭功率, 关闭埚转
检查真空管道是否发红过热,若真空管道发热, 应立刻用工具将冷却水管隔开,并用灭火器对
管道进行喷射降温
坩埚,防止熔硅凝固时胀坏加热器和托碗.
重大事故处理方法
停水
关闭加热功率,降低熔料埚位,关闭埚转
当外围机修检查是冷却水泵跳闸,造成水压 下降,应该立即启用应急水,进行抢修
若是炉内应管道堵塞无冷却水,温度升高很快, 只有停炉,千万不能突然通水,因为水遇高温 后立刻汽化,体积膨胀可能造成爆炸
重大事故处理方法
其次,有一定的过冷度 (熔态温度低于熔点的度)
只有在一定的过冷度下，晶核才 会自行长大.一般过冷度越大,晶核
容易长大,结晶就更容易
多晶转化为单晶的条件:
① 在熔体中加入一个晶核,也就是籽晶.
② 控制一定的过冷温度，此过冷度只允许所加入的唯一晶核长大,并不再产 生新的晶核
拉晶工艺及操作规程课件
拉晶工艺及操作规程
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4.充氩气
真空度低于6.0Pa,方可打开氩气阀，打开副室氩气 阀门V2使炉内压强保持在1200～1600Pa之间。
通氩气的压力为0.15MPa ，当炉压达到规定要求 后，准备加热。
按要求做好记录。
拉晶工艺及操作规程
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5.化料
化料功率的选择
打开加热开关，用一个小时的时间，均匀的分四次将功 率加到最高功率85～90kw，具体操作：调节加热功率 值，一般为30、50、70、85左右。在料全部熔完之前 ，还剩余少量小料块时，应适当降低功率，以防止跳料。 升温过程一定按照上述过程，加热速度不宜太快，否则易 造成石英坩埚炸裂。
• 摆放好取晶框后，快速降下晶体，严禁使晶体接触到
取晶框（会导致上轴钢丝绳因跳槽而损坏），剪断细
颈后逐步释放重锤，控制好重锤的旋转和晃动，防止
钢丝绳跳槽或籽晶磕碰损伤，此过程中注意个人安全
防护。将取出的晶棒放置到规定地方冷却。
拉晶工艺及操作规程
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检查钢丝绳、籽晶、取出热系统部件
• 检查钢丝绳是否完好可用，若有变硬、毛刺或其 它损坏情况，则应请维修人员去除老化、损坏部 分，或更换新钢丝绳。
判断漏料的迹象除了出现熔液的时间、熔液的高 度位置外，还有一个参考现象是观察加热电流是 否稳定，因为漏料会造成短路打火。
拉晶工艺及操作规程
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挂边的处理
应该在坩埚中心的料未化完时，就将挂边处理掉。因 此，当料刚刚全部垮下时，就要注意观察有无挂边的可能 。如果有，正确的处理顺序是：先用较高的埚位，将支撑 住挂边的处于坩埚中心的料块熔垮，使之与挂边料脱离， 再将埚位降到较低的位置，使挂边料块处于加热器纵向的 中心位置（即高温区），进行烘烤。在处理挂边的过程中 ，功率要适当地升高。
拉晶中的注意事项
拉晶中的注意事项一取晶棒1取晶棒之前一定要对单晶炉进行热检并做好记录(热检的泄露率一般情况下要比加热前低）。
2充氩气开炉时要控制其流量，防止流量过大时晶棒晃动。
3使晶棒完全进入副室，盖住隔离阀后方可上升副室（有时由于晶棒太长，籽晶已达硬限位时，晶棒还未完全进入副室，我们应该先不要上升晶棒，应先提升副室，等副室达上限位时才提升晶棒）。
这样做的目的是防止机械震动引起掉棒砸坏热系统4副室达上限位时将挡板移至副室正下方，在移动副室往左旋转的过程中一定注意不要让晶棒碰到副室内壁（最好戴上高温手套扶住晶棒的尾部）。
5下降晶体使晶棒准确无误的进入取晶器中(禁止打自动下降籽晶)，防止晶棒碰铁之类的物体(由于热应力使晶体内部产生内裂，从而在切片过程中出现裂纹，崩边，碎片等)。
当下降籽晶使籽晶绳承受力达一定值时停止下降，一个人扶住取晶器，一个人戴上高温手套扶住晶棒，一个人左手抓住重锤，右手拿籽晶钳往细颈处最细的地方剪断（应垂直于细颈处平行剪断，即呈现90度夹角）。
6将晶棒移至规定区域自然冷却，一定不要放在空调，风扇，风机，经常开门和窗等通风处。
7下降籽晶绳检查其是否有毛刺，褶痕等（一有问题应立即更换籽晶绳，对于留在副室内的籽晶绳应用手电去照）。
二拆炉准备好拆炉所需工具，按正确的方法依次取出石墨件，防止人被烫伤与石墨件的损坏（缺角，摔坏等）。
三清炉1仔细检查石墨件有无裂纹等（尤其是加热器，连杆，托盘，石墨坩埚和导流筒），对照石墨器件跟踪单查看各部件的使用寿命，确定某些部件是否需要更换。
2做好小清炉记录，达到工艺要求规定多少炉需要大清时方便计算总共进行了多少次小清，是否达到大清要求（换油也是如此）。
3清扫大罐时一定要做到定炉定罐的清扫，切记不要打开旁边单晶炉的大罐。
4当达到工艺要求需要大清炉时，在清扫坩埚轴处的波纹管时，一定要将‘O’型密封圈完全放入槽内，否则在紧固螺丝时会压断‘O’型密封圈。
5抽气管道一定要清扫干净，使其下一炉排气通畅，否则排气不畅使单晶很难拉制，甚至只有作停炉处理（因管道堵塞没法排气，使二氧化硅在炉内聚集，使观察窗与CCD窗口越来越模糊，直至看不清）。
拉晶工艺的相关知识重点
招专业人才上一览英才拉晶工艺的相关知识一、与杂质有关的几个概念杂质来源：杂质类型施主杂质受主杂质电中性杂质杂质位置：杂质能级浅能级杂质深能级杂质深能级杂质金在锗中的能级及杂质补偿（1）当锗中有N型浅施主杂质时（2）当锗中有P型浅受主杂质时二、掺杂剂的选择1、电学性质：原子半径、核外电子结构尽量选择与锗、硅原子半径近似的杂质元素作为掺杂剂，以保证晶体生长的完整性N型掺杂：V族P型掺杂：III族2、物理化学性质：固溶度、蒸发系数、分凝系数、扩散系数杂质原子半径越大，特征原子构型与锗、硅的越不同，它们在锗、硅中的固溶度越小。
III，V族在锗，硅中固溶度大，快蒸发杂质的掺杂不宜在真空而应在保护性气氛下进行，采用投杂法分凝系数远离 1 的杂质难于进行重掺杂。
三、根据杂质在晶体中的扩散系数选择在高温工艺中，如扩散、外延，掺杂元素的扩散系数小一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！招专业人才上一览英才些好快扩散杂质：H，Li, Na, Cu, Fe, K, Au, He, Ag, 慢扩散杂质：Al,P,B,Ga, Tl, Sb，As四、常用掺杂剂Si N型：P P型：BGe N型：Sb P型：Ga掺杂办法：共熔投杂（体单晶生长中）热扩散掺杂、离子注入掺杂（平面工艺中）、中子嬗变掺杂五、掺杂量的计算（轻掺杂时）1、只考虑杂质分凝时的掺杂计算2、采用母合金投入计算母合金用量3、母合金中杂质浓度Cm的求法4、考虑坩埚污染及蒸发的掺杂计算5、实际拉制P型硅及N型硅的掺杂计算六、纵向电阻率均匀性的控制影响因素：分凝、蒸发、坩埚污染变速拉晶：从分凝作用考虑、从蒸发作用考虑稀释溶质：双坩埚及连续送料CZ 技术七、径向电阻率均匀性的控制影响因素：固液界面的平坦度、小平面效应一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！招专业人才上一览英才固液界面的影响：生长速率不变时，生长过程中固液界面的变化小平面效应：弯曲的固液界面，界面各处过冷度不同沿<111>方向生长时不同固液界面小平面出现的位置调平固液界面的方法：调整生长热系统，使径向温度梯度变小；调节拉晶参数：凸界面，增加拉速；凹界面，降低拉速调整晶体或坩埚的转速：增大晶转：使凸变凹增大埚转：使凹变凸。
拉晶工艺技术
拉晶工艺技术拉晶工艺技术，又称为拉延或拉拔工艺技术，是一种常用于金属加工和制造的方法。
它是通过对材料施加拉力，使其发生塑性变形，改变材料的形状和尺寸，从而得到所需要的产品。
这种工艺技术广泛应用于铝、铜、钢等金属材料的加工中。
拉晶工艺技术的基本原理是利用拉拔力作用于材料上，使材料发生塑性变形。
在拉拔过程中，材料首先经过拉拔机的进料装置，进入拉拔机的工作区域。
然后，通过拉拔机内部的拉拔辊，施加拉力于材料上。
拉力的大小取决于产品的尺寸要求和材料的性质。
材料在拉力的作用下，逐渐拉长，形成所需的形状和尺寸。
最后，完成拉晶过程后，产品经过切割或修整等工艺，得到最终的产品。
拉晶工艺技术有许多优点。
首先，通过拉晶工艺技术可以制造出各种形状和尺寸的产品，包括管材、线材、棒材等。
其次，这种工艺技术不仅可以加工常规的金属材料，还可以加工一些非常规的材料，如合金、高温材料等。
再次，拉晶工艺技术具有高效率和高精度的特点。
相对于其他加工方法，拉晶工艺技术可以在短时间内完成大批量的产品加工，并且保持产品的高精度和一致性。
此外，拉晶工艺技术还可以改变材料的物理性质，如提高材料的强度、硬度和韧性等。
然而，拉晶工艺技术也存在一些挑战和难点。
首先，拉晶工艺技术对设备和工艺的要求较高。
生产拉晶设备需要具备高精度和高稳定性，以确保产品的质量和一致性。
其次，工艺参数的选择和控制是关键。
拉晶过程中，拉力、速度、温度等参数的合理选择和控制，对产品的质量和性能有着重要的影响。
最后，由于拉晶过程中材料发生塑性变形，易产生一些缺陷，如表面裂纹、变形疵点等。
这些问题需要通过工艺改进和材料控制来解决。
总的来说，拉晶工艺技术是一种重要的金属加工技术，具有广泛的应用前景。
通过不断的技术改进和创新，相信拉晶工艺技术能够为各行各业的产品加工提供更好的解决方案，并在推动工业发展和提高产品质量方面发挥积极的作用。
有关单晶拉制工艺
一、晶体与非晶体●晶体具有一定熔点)(晶体) （非晶体）由图晶体在bc段熔化时温度不变，此时的温度就是晶体的熔点。
●晶体各向异性晶体在不同方向上导热性质、力学性质、电学性质等各物理、化学性质不同，是因为晶体各晶面格点密度的不同。
二、晶面和晶向●晶面指数—选取x，y，z平行于晶胞的三条棱标出一个晶面，标出晶面在x，y，z轴上的截距，然后取截距的倒数，若倒数为分数，则乘上它们的最小公倍数，便有h，k，l的形式，而（h，k，l）即为晶面指数。
z z zx(111)面（110）面（100）面●晶向—通过坐标原点作一直线平行于晶面法线方向，根据晶胞棱长决定此直线点坐标，把坐标化成整数，用[ ]括起来表示。
注：对于硅单晶生长，{100}晶面族的法向生长速度最快，{111}族最慢。
（拉速）三、晶体的熔化和凝固●晶体熔化和凝固与时间关系对应曲线上出现“温度平台”是因为熔化过程中，晶体由固态向液态变化一过程需吸收一定的热量（熔化热），使晶体内原子有足够的能量冲破晶格束缚，破坏固态结构。
反之，凝固时过程会释放一定的结晶潜热。
四、结晶过程的宏观特性●曲线表明凝固时必须有一定的过冷度ΔT结晶才能进行。
即结晶只能在过冷熔体中进行。
●所谓“过冷度”，指实际结晶温度与其熔点的差值，ΔT=液体实际凝固温度—熔点温度。
●结晶潜热的释放和逸散是影响结晶过程的重要因素：a.结晶潜热的释放和逸散相等，结晶温度保持恒定，液体完全结晶后温度才下降。
b.表示由于熔体冷却略快或其他原因结晶在较大的过冷度下进行，结晶较快，释放的结晶潜热大于热的逸散，温度逐渐回升，一直到二者相等，此后，结晶在恒温下进行，一直到结晶过程结束温度才开始下降。
c.结晶在很大的过冷度下进行，结晶潜热的释放始终小于热的逸散，结晶在连续降温过程中进行。
五、晶核的自发形成●判断结晶能否自发形成就看固态自由能Z固和液态自由能Z液的变化关系。
哪一物态自由能小，过程将趋于该物态。
自由能越小，相应物态越稳定。
拉晶的基础知识
拉晶的基础知识1. 什么是拉晶？拉晶是一种通过机械力或化学方法将晶体材料拉长、加工成具有特定形状和尺寸的工艺过程。
拉晶技术广泛应用于半导体、光电子、光纤通信等领域，是现代工业中重要的材料加工方法之一。
2. 拉晶的原理和过程2.1 拉晶的原理拉晶的原理是利用材料的塑性变形性质，在外力的作用下，晶体材料的原子间距发生改变，晶体内部的缺陷和位错得到修复，从而使晶体的形状和尺寸发生变化。
2.2 拉晶的过程拉晶的过程主要包括以下几个步骤：1.材料选择：选择适合拉晶的材料，通常是单晶或多晶材料。
2.材料准备：将原始材料进行切割、打磨和清洗等处理，以便得到适合拉晶的样品。
3.加热处理：将材料加热到适当的温度，使其具有足够的塑性，便于拉伸。
4.拉伸过程：通过机械力或化学方法施加拉伸力，使材料逐渐拉长，直至达到所需形状和尺寸。
5.冷却处理：将拉伸后的材料进行冷却处理，使其保持所需的形状和尺寸。
6.后续处理：根据具体需求，对拉晶材料进行切割、打磨、抛光等后续处理，以得到最终的产品。
3. 拉晶的应用领域拉晶技术在各个领域都有广泛的应用，以下是几个典型的应用领域：3.1 半导体行业在半导体行业中，拉晶技术被用于制备硅晶圆和其他半导体材料。
通过拉晶技术，可以将单晶硅棒拉伸成硅片，用于制造集成电路和太阳能电池等器件。
3.2 光电子领域光电子领域中的光纤、光波导等器件都需要使用拉晶技术。
通过拉晶技术，可以制备出高纯度的光纤和光波导材料，用于信号传输和光学器件的制造。
3.3 材料科学研究在材料科学研究中，拉晶技术被广泛应用于研究各种材料的力学性能和晶体结构。
通过拉晶实验，可以研究材料在不同应变条件下的行为，进一步优化材料的性能。
3.4 其他领域除了上述领域，拉晶技术还可以应用于纺织、金属加工、建筑材料等领域。
例如，在纺织行业中，通过拉晶技术可以制备出高强度、高弹性的纤维材料，用于制作高性能纺织品。
4. 拉晶的发展趋势随着科学技术的不断进步，拉晶技术也在不断发展。
拉晶工序基础知识 Word 文档
一、填空题1.主泵的尾气管道要有较强的吸力，保证尾气排放顺畅。
检验方法：管道口能够吸住Φ100mm×5mm的纸板。
2、原料尺寸定义：颗粒料：线度尺寸≤5mm 小块料：5＜线度尺寸≤30mm中小块料：30＜线度尺寸≤60mm 大块料：60＜线度尺寸≤120mm3.低压挥发时将埚位放置在引晶埚位以下20~30mm，埚转设定为2转，功率设定到熔接功率，退出压力控制闭环，将节流阀开度调节到100%，逐步降低压气流量，使主室炉压到2~3Torr。
挥发时间：1小时。
4. 放肩时随时观察放肩情况，有放飞迹象时，可少量提高放肩拉速，拉速范围控制在0.4～0.7mm/min之间，且拉速提升之后不能再降低。
禁止改动埚转，必要时可少量升高热场温度：每次1到2个SP，两次之间的时间间隔不小于5分钟，总量不超过5个SP。
5. 拆炉后注意将主炉筒降到距离地面200-300mm处。
6. 拆炉后如果晶体总长大于副室可容纳长度，将取晶框放置在电动叉车上，下降至取晶位置。
7.上轴的预热要求：提渣、引晶、掺杂、提小头操作等，各种上轴下降操作，须分段预热，以细颈下端为标准。
先降至热屏上平口，预热10分钟左右。
再从热屏上口降至引晶液面以上约10mm处预热10分钟左右。
然后开始相应操作。
8. 生成新生籽晶：第一次熔接引晶时，在原有籽晶的基础上，采用引晶的方式，将其加长50-80mm，保证冒出石墨夹头外的新生籽晶加原籽晶的长度在120-160mm，且在操作时要求熔接良好，引成单晶，直径8-12mm。
9. 如果新生籽晶在熔接时被损耗，需要重新操作“生成”。
在生成新生籽晶和引晶时要防止其直径大于原籽晶直径，避免籽晶无法取出。
二、简答题1. 剪渣盖步骤：1.打开副室小门，对于无副室小门炉型，渣盖要与副室同步转出。
2.将渣盖下降到离副室炉筒下沿100mm左右。
用钳子距渣盖粘接处以上10mm左右细颈最细处剪断，防止烫伤。
3.上升籽晶，使籽晶下端升到副室下沿以上100mm左右，防止隔离阀磕断籽晶。
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招专业人才上一览英才拉晶工艺的相关知识
一、与杂质有关的几个概念
杂质来源：杂质类型施主杂质受主杂质电中性杂质杂质位置：杂质能级浅能级杂质深能级杂质深能级杂质金在锗中的能级及杂质补偿
（1）当锗中有N型浅施主杂质时
（2）当锗中有P型浅受主杂质时
二、掺杂剂的选择
1、电学性质：原子半径、核外电子结构
尽量选择与锗、硅原子半径近似的杂质元素作为掺杂剂，以保证晶体生长的完整性
N型掺杂：V族
P型掺杂：III族
2、物理化学性质：固溶度、蒸发系数、分凝系数、扩散系数
杂质原子半径越大，特征原子构型与锗、硅的越不同，它们在锗、硅中的固溶度越小。
III，V族在锗，硅中固溶度大，快蒸发杂质的掺杂不宜在真空而应在保护性气氛下进行，采用投杂法分凝系数远离 1 的杂质难于进行重掺杂。
三、根据杂质在晶体中的扩散系数选择
在高温工艺中，如扩散、外延，掺杂元素的扩散系数小一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！
招专业人才上一览英才些好
快扩散杂质：H，Li, Na, Cu, Fe, K, Au, He, Ag, 慢扩散杂质：Al,P,B,Ga, Tl, Sb，As
四、常用掺杂剂
Si N型：P P型：B
Ge N型：Sb P型：Ga
掺杂办法：共熔投杂（体单晶生长中）
热扩散掺杂、离子注入掺杂（平面工艺中）、中子嬗变掺杂
五、掺杂量的计算（轻掺杂时）
1、只考虑杂质分凝时的掺杂计算
2、采用母合金投入计算母合金用量
3、母合金中杂质浓度Cm的求法
4、考虑坩埚污染及蒸发的掺杂计算
5、实际拉制P型硅及N型硅的掺杂计算
六、纵向电阻率均匀性的控制
影响因素：分凝、蒸发、坩埚污染
变速拉晶：从分凝作用考虑、从蒸发作用考虑稀释溶质：双坩埚及连续送料CZ 技术
七、径向电阻率均匀性的控制
影响因素：固液界面的平坦度、小平面效应
一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！
招专业人才上一览英才固液界面的影响：生长速率不变时，生长过程中固液界面的变化
小平面效应：弯曲的固液界面，界面各处过冷度不同
沿<111>方向生长时不同固液界面小平面出现的位置调平固液界面的方法：调整生长热系统，使径向温度梯度变小；调节拉晶参数：凸界面，增加拉速；凹界面，降低拉速
调整晶体或坩埚的转速：增大晶转：使凸变凹
增大埚转：使凹变凸。
增大坩埚与晶体直径的比值，使固液界面变平坦，同时可降低位错及氧含量。
八、生长层定义
生长层：晶体内溶质浓度交替变化的晶体薄层。
生长层的形状和固液界面的形状相同，厚度等于一个周期内的一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！
招专业人才上一览英才界面位移。
生长层的连续排列就组成了生长条纹。
纵截面、横截面的条纹形状
九、直拉法工艺中消除旋转性条纹
首先将籽晶轴调整到籽晶杆的转轴一致，即籽晶杆旋转时籽晶不画圆。
通常热场对称轴就是坩埚对称轴，将坩埚对称轴和籽晶轴调整到同轴。
设计炉膛时尽量使发热体、保温罩等具有轴对称性并与坩埚对称轴一致。
减小或废除小观察孔十、消除一般性杂质条纹的办法
掺杂单晶在一定温度下退火，使一部份浓度较高的杂质条纹衰减
中子嬗变掺杂
强磁场中拉单晶（MCZ）、中子嬗变掺杂退火，以消除辐照造成的损伤。
在放置一段时间以降低放射性掺杂均匀性好，没有分凝和小平面效应的影响，没有杂质条纹十一、强磁场中拉单晶（MCZ）的改进作用
1.有效抑制热对流，减小了熔体中的温度波动，使液面平整。
ΔT：10℃→
1℃( 0.2T)，基本消除生长条纹
2.减少熔硅与坩埚作用，使坩埚中杂质较少进入熔体，并可有效控制晶体中氧浓度。
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招专业人才上一览英才 3.由于磁粘滞性，使扩散层厚度增大，Keff增大，提高了杂质纵向分布的均匀性
4.提高生产效率
组分过冷的定义：在拉制重掺杂单晶时，对于K<1杂质，由于分凝作用在界面附近形成一个杂质富集层。
在富集层内各点的凝固点不同，虽然界面的温度为凝固点，但离开界一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！
招专业人才上一览英才面的熔体的实际温度低于凝固点，处于过冷状态。
原来固液界面前沿的过热熔体因杂质的聚集产生一过冷区，这种因组分变化而产生的过冷现象称为组分过冷。
在平坦的界面上因干扰产生突起时，其尖端处于过冷度较大的熔体中，它的生长速率比界面快，凸起不能自动消失，于是平坦的界面稳定性就被破坏了。
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