什么是单晶硅棒制作方法

（1）

硅的主要来源是石英砂（二氧化硅），硅元素和氧元素通过共价键连接在一起。因此需要将氧元素从二氧化硅中分离出来，换句话说就是要将硅还原出来，采用的方法是将二氧化硅和碳元素（可以用煤、焦炭和木屑等）一起在电弧炉中加热至2100°C左右，这时碳就会将硅还原出来。化学反应方程式为：SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)（吸热）

（2）

上一步骤中得到的硅中仍有大约2%的杂质，称为冶金级硅，其纯度与半导体工业要求的相差甚远，因此还需要进一步提纯。方法则是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体，最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。化学反应方程式为：Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)（放热）

(3）

随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中，从而除去氢气，同时析出固态的硅，击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99.9999999%的硅，换句话说，也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。

（4）

进行到目前为止，半导体硅晶体对于芯片制造来说还是太小，因此需要把块状多晶硅放入坩埚内加热到1440°C以再次熔化 。为了防止硅在高温下被氧化，坩埚会被抽成真空并注入惰性气体氩气。之后用纯度99.7%的钨丝悬挂硅晶种探入熔融硅中，晶体成长时，以2~20转/分钟的转速及3~10毫米/分钟的速率缓慢从熔液中拉出：

探入晶体“种子”

长出了所谓的“肩部”

长出了所谓的“身体”

这样一段时间之后就会得到一根纯度极高的硅晶棒，理论上最大直径可达45厘米，最大长度为3米。

以上所简述的硅晶棒制造方法被称为切克劳斯法（Czochralski process，也称为柴氏长晶法），此种方法因成本较低而被广泛采用，除此之外，还有V-布里奇曼法（Vertikalern Bridgman process）和浮动区法（floating zone process）都可以用来制造单晶硅。

单晶硅棒的制造？

在单晶炉中将高纯多晶硅加热融化。并在单晶炉中形成一定的温度梯度场，而且保持熔融的硅页面违规惊奇的特定凝固键，在江子君归影像熔融的硅页面，然后一边旋转一边提拉熔融，就在同一方向凝固生长得到单晶硅棒。

直拉单晶硅工艺学

硅单晶生长方法：硅单晶生长方法包括CZ法（直拉法）和FZ法（区熔法）我们公司采用的直拉法

直拉法的原理：利用籽晶从熔融态的硅中旋转提拉制备出单晶硅

直拉法的设备：炉体、真空系统、气体系统、热场系统、电气控制系统、传动控制系统

炉体：炉体是多晶硅融化和单晶硅生长的场所，加热系统至于其中

真空系统：将Ar气通入炉体内后利用真空泵抽空，反复这个过程将炉体内的氧气抽干，

避免残余的氧气影响单晶硅棒的氧含量。

气体系统：通入的Ar气不仅起到传热介质的作用，同时带走炉体中挥发的SiO和CO

等气体

热场系统：热场系统包括石墨加热器、石墨坩埚、石墨-碳毡保温罩、石墨保温盖和石

墨电极。

电器控制系统：

温度控制系统：采用功率反馈和温度反馈相结合的方法控制温度高低

直径控制系统：采用拉速控制和温度控制相结合的方法控制直径大小

传动控制系统：传动系统包括晶升、晶转、锅升、锅转，一般采用测速电机和驱动电

机同轴的方法，取出速度变化的信号电压，将此速度信号电压与一

定电压相比较厚的差值，经放大区控制驱动马达的驱动电压，达到稳

定转速的目的。

直拉法的过程：装料→抽真空→化料→籽晶与熔硅熔接→引晶 →放肩→转肩→等径→收尾

装料：装料过程中做到小料在下大料在上的原则减少硅料未熔的概率（装料过程中避免硅料和坩埚的碰撞，激烈的碰撞可能导致坩埚的碎末影响单晶硅中氧含量甚至坩埚的破裂）

抽真空：反复进行通Ar气后抽空这个过程将炉体内的氧气抽干，避免残余的氧气

影响单晶硅棒的氧含量

化料：化料完全后确认坩埚内壁是否有未熔的硅料，如有未熔的硅料，热屏下降的时候和未熔的硅碰撞引起坩埚内液面的波动，影响硅棒的生长。

籽晶与熔硅熔接：待熔体稳定后降下籽晶至液面3-5MM距离，使晶粒预热，以减少籽晶与熔硅的温度差，从而减少籽晶与熔硅接触时在籽晶中产生的热应力。预热后，下降籽晶至熔体表面，让他们有充分接触并熔接在一起。

引晶：无位错的籽晶与熔硅接触时因温差产生位错，引晶可以使该位错消失，建立无位错生长状态。

放肩：引晶完成后降低籽晶的提拉速度将直径放大到目标直径，目前的拉晶工艺几乎都采用平肩工艺，这种方法可以降低晶锭头部的原料损失。

转肩：晶体生长从直径放大阶段到等径生长阶段时候提高籽晶的拉速进行转肩

等径生长：当晶体基本实现等径生长并达到目标直径时，就可实现直径的自动控制

收尾：通过提高拉速和升高温度相结合方法收尾，防止位错反延。

直拉单晶硅的生产工艺

你是在哪工作啊`！我也是拉晶的

我也想知道他的生产工艺`

我找了好长时间都没有找到`

不过我在网上找到了一本书

太阳能光伏产业--直拉单晶硅工艺技术(黄有志)

第1章 单晶硅的基本知识

1.1 晶体和非晶体

1.2 单晶和多晶

1.3 空间点阵和晶胞

1.4 晶面和晶向

1.5 晶体的熔化和凝固

1.6 结晶过程的宏观特征

1.7 晶核的形成

1.8 二维晶核的形成

1.9 晶体的长大

1.10 生长界面结构模型

习题

第2章 直拉单晶炉

2.1 直拉单晶炉设备简介

2.2 直拉单晶炉的结构

2.3 机械部分

2.4 电气部分

2.5 直拉单晶炉的工作环境

习题

第3章 直拉单晶炉的热系统及热场

3.1 热系统

3.2 热系统的安装与对中

3.3 热场

3.4 温度梯度与单晶生长

3.5 热场的调整

习题

第4章 晶体生长控制器

4.1 CGC－101A型晶体生长控制器功能简介

4.2 CGC－101A型晶体生长控制器的开关状态说明

4.3 CGC－101A型晶体生长控制器的键盘操作说明5

4.4 CGC－101A型晶体生长控制器参数设置及定义

4.5 CGC－101A型晶体生长控制器使用说明

习题

第5章 原辅材料的准备

5.1 硅原料

5.2 石英坩埚

5.3 掺杂剂与母合金

5.4 其他材料

5.5 原辅材料的腐蚀和清洗

5.6 腐蚀原理及安全防护

5.7 自动硅料清洗机简介

习题

第6章 直拉单晶硅生长技术

6.1 直拉单晶硅工艺流程

6.2 拆炉及装料

6.3 抽空及熔料

6.4 引晶及放肩

6.5 转肩及等径

6.6 收尾及停炉

6.7 拉速、温校曲线的设定

6.8 埚升速度的计算方法

6.9 异常情况及处理方法

习题

第7章 铸锭多晶硅工艺

7.1 光伏产业简介

7.2 铸锭多晶硅炉的结构

7.3 铸锭多晶硅工艺流程

7.4 铸锭多晶硅的优缺点

习题

第8章 掺杂技术

8.1 杂质

8.2 导电型号

8.3 熔硅中的杂质效应

8.4 杂质的分凝效应

8.5 Keff与K0的关系

8.6 结晶后固相中的杂质分布规律

8.7 掺杂

习题

附录1 硅的物理化学性质（300K）

附录2 硅中杂质浓度和电阻率关系

附录3 元素周期表

附录4 立方晶系各晶面（或晶向）间的夹角

附录5 无尘室的分级标准

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