中職教育一年級上學期電子與信息《單晶硅生長》教學課件

項目二電子器件材料制備2.2單晶硅生長微電子技術與器件制造2.2單晶硅生長主講人：方志兵引言

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INTRODUCTION硅的單晶體是指具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質，是一種良好的半導材料。經(jīng)過硅提純后，我們得到了純度較高的多晶硅，要得到制造半導體硅器件的原料，還要進行進行單晶硅生長工序，其主要過程是用高純度的多晶硅在單晶爐內(nèi)拉制而成。PART01

認識單晶硅生長PART02單晶硅生長設備PART03單晶硅生長過程目錄2.2單晶硅生長知識目標1.理解單晶硅生長原理2.掌握直拉法單晶硅生長方式2.1.1認識單晶硅生長2.2單晶硅生長2.2.1認識硅提純2.2.1認識單晶硅生長1.單晶生長的作用單晶多晶提供過冷溫度使原子穩(wěn)定加熱使多晶硅熔融，提高原子的遷移能力，以便重新排列提供籽晶作為排列標準2.2.1認識單晶硅生長原子具有一定動能，以重新排列要有一個排列標準排列好的原子能穩(wěn)定下來單晶制備需滿足條件單晶制備對策2.單晶生長的原則2.2.1認識單晶硅生長3.單晶生長的方式直拉法（Czochralski，CZ）區(qū)熔法（FloatingZone，F(xiàn)Z）外延法2.2.1認識單晶硅生長

直拉法

（CzochralskiCZ）把具有一定晶向的籽晶插入熔融硅中，控制一定的過冷溫度，以一定的速度將籽晶緩慢提升并同時旋轉籽晶軸，生長出新的晶體。2.2.1認識單晶硅生長3.單晶生長的方式

裝料

抽真空

檢漏、調(diào)壓

熔硅

引晶

放肩

轉肩

等徑

收尾

停爐

拆爐準備生長過程結束直拉法實施流程2.2.1認識單晶硅生長

直拉法（CZ法）

把具有一定晶向的籽晶插入熔融硅中，控制一定的過冷溫度，以一定的速度將籽晶緩慢提升并同時旋轉籽晶軸，生長出新的晶體。應用于集成電路、半導體器件、太陽能電池等2.2.1認識單晶硅生長1inch=25.4mm3.單晶生長的方式—直拉法

懸浮區(qū)熔法

（FloatingZone）也稱FZ法，是利用高頻線圈在單晶籽晶和其上方懸掛的多晶硅棒的接觸處產(chǎn)生熔區(qū)，然后使熔區(qū)向上移動進行單晶生長。FZ法特點硅片尺寸偏小單晶硅純度更高主要用于功率器件，如可控硅等3.單晶生長的方式--懸浮區(qū)熔法懸浮區(qū)熔法示意圖2.2.1認識單晶硅生長

外延法指兩個晶體表面連生，形成有取向的生長界面。一般說，一個晶體表面從結構上提供擇優(yōu)的位置，使第二個晶相附生上去。按基片和薄膜的性質可分為：同質外延異質外延3.單晶生長的方式--外延法懸浮區(qū)熔法示意圖2.2.1認識單晶硅生長2.2.1認識單晶硅生長知識總結1.單晶硅生長原理2.單晶硅生長方式2.2單晶硅生長知識目標1.了解單晶爐的結構2.掌握單晶爐各部分的作用2.2.2單晶硅生長設備2.2.2單晶硅生長設備2.2.2單晶硅生長設備籽晶軸石英坩堝石墨坩堝托石墨加熱器爐體結構示意圖（圖片來源

微納加工技術

清華大學）2.2.2單晶硅生長設備電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)通過偵測感應，結合電腦控制，達到控制熔硅溫度、升降提拉速度等基本工藝參數(shù)的效果。機械傳動系統(tǒng)提拉機構：籽晶升降、旋轉坩堝升降和轉動機構氣氛控制系統(tǒng)2.2.2單晶硅生長設備2.2.2單晶硅生長設備知識總結1.掌握單晶爐的組成2.掌握單晶爐各部分的組成及作用2.2單晶硅生長知識目標1.掌握單晶硅生長實施流程2.掌握單晶硅檢測2.2.3單晶硅生長過程2.2.3單晶硅生長過程1.領料確認2.拉單晶準備3.單晶爐運行4.質量檢測2.2.3單晶硅生長過程1.領料確認點擊控制系統(tǒng)界面，彈出“參數(shù)設置”2.2.3單晶硅生長過程2.拉單晶前準備點擊單晶爐艙門將其打開多晶硅放入石英坩堝中，并固定籽晶2.2.3單晶硅生長過程3.單晶爐運行開始加工界面拉單晶過程2.2.3單晶硅生長過程4.質量檢查--物理性能檢查物理性能檢測質量直徑晶向外觀4.質量檢查--電學參數(shù)檢測四探針法電學參數(shù)檢測結果2.2.3單晶硅生長過程2.2.3單晶硅生長過程4.質量檢查--缺陷檢查單晶硅錠