a. 晶面 （由籽晶的晶面决定）
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b. 导电型 代表性掺杂物和导电型
P型掺杂 N型掺杂
c. 电阻率
B（硼） （铝镓铟） P（磷），Sb（锑），As（砷）
单晶在固化时出现掺杂剂的偏析现象，单晶头尾电阻率的变化趋势
降低比例视掺杂剂的分凝系数而定。（杂质浓度与电阻率反比）
例题1：需要拉制重掺硼单晶硅，装料量为60Kg，目标电阻率为5×10-3Ω·cm, 试计算需要掺入高纯硼多少克？
解：W=60000g d=2.33g/cm3 Cs=2.01×1019(从表中查出5×10-3Ω·cm对 应的杂质浓度值) M=10.81 （元素周期表 B） No=6.02×1023 Ko=0.8
(2)软件方面 1.在输入工艺数据后，能自动控制 各流程；
直径计测值
+
直径设定值
P I D 计算
引上速度设定值 出力
2.在单晶等晶过程中具备直径控制 、拉晶速度控制的功能。本控制的 程序块图表如图2所示
引上速度平均值
+ -
引上速度设定值
P I D 计算
温度设定值出力
图2 单晶直径控制和拉速控制程序模块
·电气部分
（1）硬件方面 1.在单晶旋转的同时能上拉 2.软轴驱动部、坩埚移动驱动部
的构造能耐高重量负荷 3.坩埚旋转的同时能够上下移动 4.耐减压、耐高温的构造 5.装置要密封，无漏气等 6.在停电、地震等非常情况有安
全对策功能
图1 单晶生长装置概略图
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B 0.8 P 0.35 d. 氧浓度
As 0.3
Sb 0.026
石英坩埚
硅溶液
单晶棒 1%
以氧化硅的形式从融液表面蒸发掉
99%
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Байду номын сангаас
e. 碳浓度 构成热场的石墨材料 2.4 再加料工艺 提高单晶的生产效率 再加料的注意事项：
硅多晶混入单晶中
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• 2. 区熔法 （FZ法） ：采用高频率线圈从外围来加热溶解多
晶棒，在与籽晶接触后移动线圈的方法制取单晶。
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2. 硅单晶的生长
2.1 硅单晶的生长装置
·机械部分
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直拉单晶硅的生长技术
赵建江 浙江大学硅材料国家重点实验室
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课程的主要内容
1.单晶的制造方法 1. 直拉法 （切克劳斯基法、CZ法）：利用旋转着的籽晶
从坩埚中的溶液提拉制备出单晶的方法
6） 转 肩 a.接近预定目标直径时，提高 拉速 (提至150mm/h） b.为保持液面的不变，转肩时或转肩 后应开启埚升
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7） 等径生长
a.达到目标直径时，能实现直径的自动控制
b.保持晶体的无位错生长 ·温度梯度（轴向、径向温度梯度不能过大） ·难熔固体颗粒、炉尘（坩埚中的熔体中的SiO挥发后，
8） 收 尾 （防止位错反延） a.逐步缩小晶体的直径直至最后缩小成为一点 ·提高拉速 ·升高温度 b.位错反延的距离大约等于生长界面的直径 c.影响单晶的成品率
9） 冷 却 停止石墨加热器的加热，使单晶冷却，此时单晶
处于急速冷却状态，需调整冷却速度，防止单晶产 生缺陷（内裂，冷却提速60-80mm，后可减至 200mm）
在炉膛气氛中冷却混结成的颗粒）、坩埚起皮后的脱落物等
方法：1.调整热场的结构和坩埚在热场中的初始位置，可改变晶体中的温度 梯度
2.调节保护气体的流量、压力，调整气体的流向，可以带走挥发物 SiO和有害杂质CO气体，防止炉尘掉落
c.无位错单晶的判断（111晶向、100晶向）
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2.5 硅晶体的掺杂
目标浓度 投料量 掺杂元素原子量
m
=
Cs Ko
W d
M No
分凝系数 硅的密度
阿伏伽德罗常数
投料量
目标浓度
m = W 合金
si
Csi
Ko C C 合金
si
分凝系数
掺杂母合金浓度
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2.2 拉晶工艺过程
图3 拉晶基本流程
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1） 拆 炉
准备拆炉用品：1.耐高温手套 2.酒精（无水乙醇） 3.无尘布 或绸布（可重复使用） 4.台车 5.穿好工作服，戴好口罩等
注意事项：1.清理干净（沉积的硅化 物及积硅） 2.检查石墨件的使用情况（裂纹，变形 ，螺丝松动等） 3.安装热场要均匀，对称 4.取光孔要对准
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2） 装料、熔料 a. 石英坩埚的检查及安装（是否有孔 、气泡、黑点、气泡群或划伤等） b. 多晶硅的安装注意点 c. 掺杂 （确认与工艺单上一致） 3） 籽晶与熔硅的熔接
a. 温度的稳定（装料量越大，所需时间越长） b. 籽晶的预热（减少籽晶与熔体的温度差，从而减少籽晶中产生 的热应力）
4） 引晶
a. 排除籽晶中的位错 b. 拉速1-5mm/min
直径3-5mm 长度80-150mm
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5） 放 肩 a.减慢提拉速度 （0.5mm） b.降低溶液温度 （140-160）
冷却时间 ·单晶直径 ·剩余埚底料
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2.3 拉晶条件和单晶特性 单晶生长参数
1.多晶装料量 2.杂质种类（掺杂） 3.杂质掺杂量 4.单晶旋转数 5.坩埚旋转数 6.初始坩埚位置 7.单晶生长速度 8.单晶冷却条件
相关单晶特性
1.导电型号（P型或N型） 2.电阻率 ( ρ ) 3.断面内电阻率变化率 ( Δ ρ ) 4.氧浓度 ( Oi ) 5.碳浓度 ( Cs ) 6.单晶缺陷 ( OSF, MD )