太阳能单晶拉制基础知识及操作

xiaohe2008

太阳能单晶拉制基础知识及操作

太阳能单晶拉制基础知识及操作
6 V  \$ b" ^# U单晶的生长方法有很多种，但在生产上应用的只有两种，即悬浮区熔法(FZ)和直拉法(CZ),其中直拉法包含磁场直拉法，磁场直拉法的特别之处是磁场作为一个单晶生长的特别参数，磁场拉晶法包含三种不同的磁场类型(垂直磁场法，水平磁场法以及Cusp磁场法)。
! X" S8 N: T+ \" U" K+ Q  _8 J1、区熔法(FZ)0 o8 i! B6 N3 |6 U
区熔法不需要石英柑祸，高温的硅并没有和任何其它物质接触，因而很容易保持高纯度。这种方法可以得到特别低的氧含量，但是它不太容易生长出较大直径的硅单晶。8 Y+ h) ?6 H5 O4 S
2、直拉法(CZ)
- C1 s) ]! h+ V/ ^2 e 直拉法是IC电路用硅片最常用的方法。熔硅放在石英坩埚里面，因为石英坩埚(Si02)导致氧进入熔硅，因而有高的氧含量。
8 B$ e0 m# D/ J( ^4 T5 Q3 、MCZ Method" k; P }, |7 W8 }! \  G# _; L& ]
(1)VMCZ (Vertical magnetic field type)6 }) H5 V" j* G% L3 y8 j/ ~
这是垂直磁场(通过熔融表面)的CZ方法，熔硅被熔融流体和磁场的相互作用强制住。这种相互作用影响流体的流动模式，并影响所获得单晶的特性。+ }4 M' ?9 d' ^+ ^2 n
（2）HMCZ Method (Horizontal magnetic field type)
E' x, C  @" N; G5 o这是水平磁场(通过熔融表面)的CZ方法，熔硅被熔融流体和磁场的相互作用强制住.这种相互作用影响流体的流动模式，并影响所获得单晶的特性。4 Q" D! G1 B: \/ |2 u( C
(3) Cusp MCZ Method (Cusp shaped magnetic field type)
2 S$ S' G  @1 y* a0 \) C# ^Cusp型磁场是通过两个同极磁场相对而形成的。Cusp磁场的特性是对晶/熔界面有小的磁场改变，而对其它部位则改变较大，相互平行的磁场影响熔体表面，并且与晶体生长轴线有同轴形状。
) E, }$ j( ]: p6 L直拉法的创始人是“恰克拉斯基”（J.Czochralski），所以说该法又称恰克拉斯基法.该法简单的描述为：多晶装在一个坩埚中，坩埚上方有一可旋转和升降的重锤，重锤的下端有一夹头，其上捆上一根籽晶。多晶被加热器熔化后，将籽晶插入熔体之中，控制合适的温度，边转动边提拉，即可获得所需单晶。根据生长晶体不同的要求，加热方式可用高频或中频感应加热或电阻加热。
) Z Z- r) C, o: X. O  j6 H直拉法硅单晶生长的优点：; A" m6 I, _% {# c: @* M1 [
1、可以方便地观察晶体生长过程。! @6 i6 l  ]; k2 `  H
2、晶体在熔体和自由表面处生长，而不与坩埚接触，可以减少热应力。8 \3 ]8 E5 O! @7 U5 g7 I
3、可以方便地使用定向籽晶和籽晶细颈工艺以减小晶体中的缺陷，得到所需取向的晶体。
4 R8 Q8 W- m7 U0 i0 f. c( [ 4、较快的生长速度和较短的生长周期。
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  z; q, E" P# p5 E* o; \8 l直拉硅单晶生长的工艺过程