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始于90年代末

湿法制程整体解决方案提供商

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发布时间: 2017 - 12 - 06
在LED外延及芯片制造领域,湿法设备占据约40%以上的工艺,随着工艺技术的不断发展,湿法设备已经成为LED外延及芯片制造领域的关键设备,如SPM酸清洗、有机清洗、显影、去胶、ITO蚀刻、BOE蚀刻、PSS高温侧腐、下蜡、匀胶、甩干、掩膜版清洗等。南通华林科纳CSE深入研究LED生产工艺,现已形成可满足LED产业化项目需求的全自动湿法工艺标准成套设备。 LED 芯片的制造工艺流程为:外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2 沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P 极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试。 CSE-外延片清洗机设备 设备名称南通华林科纳CSE-外延片清洗机设备可处理晶圆尺寸2”-12”可处理晶圆材料硅、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅、铌酸锂、钽酸锂等应用领域集成电路、声表面波(SAW)器件、微波毫米波器件、MEMS器件、先进封装等专有技术系统洁净性技术均匀性技术晶圆片N2干燥技术模块化系统集成技术自动传输及精确控制技术溶液温度、流量和压力的精确控制技术主要技术特点系统结构紧凑、安全腔体独立密封,具有多种功能可实现晶圆干进干出采用工控机控制,功能强大,操作简便可根据用户要求提供个性化解决方案设备制造商南通华林科纳半导体设备有限公司 www.hlkncse.com 400-8768-096 ;18913575037更多的外延片清洗设备相关资讯可以关注华林科纳CSE官网(www.hlkncse.com),现在热线咨询400-8798-096可立即获取免费的半导体行业相关清洗设备解决方案。
发布时间: 2017 - 12 - 06
旋转式喷镀台结合微组装工艺对镀制工艺的小批量、多规格和特殊应用要求等特点,在6" (150mm)晶圆电镀系统中采用了倾斜式旋转喷镀技术倾斜式旋转喷镀单元分由两个部分组成,一为阴极夹具、旋转单元、导线电刷、N2 保护单元组成的阴极回转体,二为三角形槽体、阳极和电力线挡板组成的阳极腔。倾斜旋转喷镀结构示意图如下:从镀制结构方式、镀制工艺应用分析可以看出,采用倾斜式旋转喷镀有以下几种优势。一是这种结构方式易实现槽体密封和附加N2 保护功能。二是在这种镀制工艺中,阴极的旋转运动使槽内电场不均问题得以解决,从而提高了镀制的均匀性。三是呈45°倾斜加阴极旋转的方式,可以较容易的祛除晶圆表面的气泡附着及“产生”气泡的消除。四是采用了多微孔进行镀液喷射,实现搅拌功能,消除局部PH值、温度、离子浓度等不均匀带来的影响。五是采用三角形镀槽设计最大限度的减少了镀液的消耗。六是该镀制结构方式可以满足多品种、小批量、低成本的生产需求。倾斜旋转喷镀技术、工艺优势斜式三角镀槽结构本系统采用倾斜式三角形镀槽结构,镀槽入口溢流口均与三角形斜边平行,可得到稳定且不易积累气泡的流场环境。通过进行相关模拟、仿真和验证,镀液入口采用扇形喷咀式结构,可保证镀液在平行于阴极表面方向上形成均匀而稳定的流场。从而通过改变流场的方法改善了镀层的均匀性。该结构的另一优点可使电镀液的用量减至最少程度。 南通华林科纳CSE采用倾斜旋转喷镀方法进行晶圆电镀工艺处理,由于结构上的特点,该方法经实验验证具有:①结构简单;②工艺参数控制容易;③有利气泡的消除;④镀制均匀性得到提高;⑤镀制溶液用量少。该方法尤其适应于小批量、多规格的电镀工艺,同时可以取得较好的镀制均匀性。图6为我们所研制的150mm晶圆倾斜旋转喷镀系统,目前已批量生产并在工艺线上得到较好的应用,产品已通过技术定型鉴定和用户验收。实现的主要工艺指标:最大晶...
发布时间: 2016 - 06 - 22
双腔甩干机1. 应用范围:l 本機台適用於半導體2”4”6”8”晶圓(含)以下之旋乾製程.l 设备為垂直式雙槽體機台,可同Run 50片.l 可對旋乾步驟進行可程式化控制 (Recipe Program).l 具使用在此設備已超過20年以上的應用馬達控制系統設計, 高穩定度Rotor 設計, 震動值均控制於300 um 以下.l 高潔淨設計,微塵控制於每次運轉增加量, 0.3um , 30顆以下.   2. 操作流程3. 图示 4. 規格l 機台內皆使用鐵氟龍製DI , N2 控制閥件l 直流式馬達: DC無刷馬達750Wl 真空負壓軸封設計,隔離槽外污染l 不銹鋼N2過濾器 0.003~0.005μml 氣體加熱器及加熱墊控制乾燥速率l 壓力感測保護(加熱器空燒保護)l 槽外貼Silicon材質加熱墊 x1 片, 220VAC , 300W(溫度開關90°C OFF 70°C ON)l  Viton材質充氣式氣囊及槽後密封環,保持室外絕緣l 不銹鋼槽體SS316經拋光及電解研磨l 單顆螺絲固定轉子,並按客戶需求指定使用訂做l 轉子經拋光及電解研磨,並做動態平衡校正l 可選擇指示燈訊及蜂鳴器音樂故障碼功能: 門鎖警告,氣體不足,傳動異常警告 5. 電控系統l  控制器操作介面: 7”記憶人機+ PLC可程式自動化控制器(人機 Touch Screen,整合介面) 。l 軟體功能Ø 編輯/儲存 : 製程/維修/警示/編輯/配方/,皆可從操作螢幕上修改。Ø 儲存能力記憶模組...
发布时间: 2016 - 03 - 07
枚叶式清洗机-华林科纳CSE南通华林科纳半导体CSE-单片枚叶式洗净装置的特长:单片式清洗装置的优点(与浸渍.槽式比较)1.晶片表面的微粒数非常少(到25nm可对应)例:附着粒子数…10个/W以下(0.08UM以上粒子)(参考)槽式200个/W2.药液纯水的消费量少药液…(例)1%DHF的情况  20L/日纯水...每处理一枚晶片0.5-1L/分3.小装置size(根据每个客户可以定制) 液体溅射(尘埃强制除去)  (推荐)清洗方法单片式装置的Particle再附着问题   更多的半导体单片枚叶式湿法腐蚀清洗设备相关信息可以关注华林科纳CSE官网(www.hlkncas.com),现在热线咨询400-8768-096;18913575037可立即获取免费的半导体清洗解决方案。
发布时间: 2016 - 03 - 07
自动供酸系统(CDS)-南通华林科纳CSEChemical Dispense System System 南通华林科纳半导体CSE-CDS自动供酸系统 适用对象:HF、HN03、KOH、NH4OH、NaOH、H2SO4、HCL、 H2O2、IPA等主要用途:本设备主要用于湿法刻蚀清洗等制程工程工序需要的刻蚀液集中进行配送,经管道至设备;具有自动化程度高,配比精确,操作简便等特点;具有良好的耐腐蚀性能。控制模式:手动控制模式、自动控制模式设备名称南通华林科纳CSE-CDS自动供酸系统设备型号CSE-CDS-N1507设计基准1.供液系统(Chemical Dispense System System)简称:CDS2. CDS 将设置于化学房内:酸碱溶液CDS 系统要求放置防腐性的化学房;3. 设备材质说明(酸碱类):酸碱溶液CDS外构采以WPP 10T 板材,内部管路及组件采PFA 451 HP 材质;4. 系统为采以化学原液 双桶/单桶20L、200L、1t等方式以Pump 方式运送到制程使用点;5. 过滤器:配有10” PFA材质过滤器外壳;6. 供液泵:每种化学液体配有两台或者一台 PTFE材质的进口隔膜泵;7. Empty Sensor & Level Sensor:酸碱类采用一般型静电容近接开关;8. 所有化学品柜、歧管箱及阀箱均提供泄漏侦测器与警报功能。CDS系统设备规格 1. 系统主要功能概述设备主要功能:每种化学液体配两个桶(自动切换)、配两台泵(一用一备)、带过滤器;系统控制单元:配带OMRON 8”彩色触摸屏,OMRON品牌PLC系统;2. 操作模式: CDS 系统皆有PLC 作Unit 内部流程控制,操作介面以流程方式执行,兼具自动化与亲和力。在自动模式情形...
发布时间: 2018 - 01 - 23
单片清洗机-华林科纳CSESingle wafer cleaner system南通华林科纳CSE-自动单片式腐蚀清洗机应用于清洗(包括光刻板清洗)刻蚀 去胶 金属剥离等;可处理晶圆尺寸2'-12';可处理晶圆材料:硅 砷化镓 磷化铟 氮化镓 碳化硅 铌酸锂 钽酸锂等;主要应用领域:集成电路   声表面波器件  微波毫米波器件  MEMS  先进封装等  设 备 名 称CSE-单片清洗机类  型单片式适 用 领 域半导体、太阳能、液晶、MEMS等清 洗 方 式2英寸——12英寸设备稳定性1、≥0.2um颗粒少于10颗2、金属附着量:3E10 atoms/ cm²3、纯水消耗量:1L/min/片4、蚀刻均一性良好(SiO₂氧化膜被稀释HF处理):≤2%5、干燥时间:≤20S6、药液回收率:>95%单片式优点1、单片处理时间短(相较于槽式清洗机)2、节约成本(药液循环利用,消耗量远低于槽式)3、良品率高4、有效避免边缘再附着5、立体层叠式结构,占地面积小 更多的单片(枚叶)式清洗相关设备可以关注南通华林科纳半导体官网,关注http://www.hlkncse.com ,400-8768-096,18913575037
发布时间: 2017 - 12 - 06
氢氟酸HF自动供液系统-南通华林科纳CSEChemical Dispense System System 南通华林科纳半导体CSE-氢氟酸供液系统 适用对象:HF、HN03、KOH、NH4OH、NaOH、H2SO4、HCL、 H2O2、IPA等主要用途:本设备主要用于湿法刻蚀清洗等制程工程工序需要的刻蚀液集中进行配送,经管道至设备;具有自动化程度高,配比精确,操作简便等特点;具有良好的耐腐蚀性能。控制模式:手动控制模式、自动控制模式 设备名称南通华林科纳CSE-氢氟酸(HF)供液系统设备型号CSE-CDS-N2601设计基准1.供液系统(Chemical Dispense System System)简称:CDS2. CDS 将设置于化学房内:酸碱溶液CDS 系统要求放置防腐性的化学房;3. 设备材质说明(酸碱类):酸碱溶液CDS外构采以WPP 10T 板材,内部管路及组件采PFA 451 HP 材质;4. 系统为采以化学原液 双桶/单桶20L、200L、1t等方式以Pump 方式运送到制程使用点;5. 过滤器:配有10” PFA材质过滤器外壳;6. 供液泵:每种化学液体配有两台或者一台 PTFE材质的进口隔膜泵;7. Empty Sensor & Level Sensor:酸碱类采用一般型静电容近接开关;8. 所有化学品柜、歧管箱及阀箱均提供泄漏侦测器与警报功能。CDS系统设备规格 1. 系统主要功能概述设备主要功能:每种化学液体配两个桶(自动切换)、配两台泵(一用一备)、带过滤器;系统控制单元:配带OMRON 8”彩色触摸屏,OMRON品牌PLC系统;2. 操作模式: CDS 系统皆有PLC 作Unit 内部流程控制,操作介面以流程方式执行,兼具自动化与亲和力。在...
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晶体硅的生产过程

时间: 2021-08-06
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一、单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。   
   单晶硅棒是生产单晶硅片的原材料,随着国内和国际市场对单晶硅片需求量的快速增加,单晶硅棒的市场需求也呈快速增长的趋势。
   单晶硅圆片按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸(300毫米)及18英寸(450毫米)等。直径越大的圆片,所能刻制的集成电路越多,芯片的成本也就越 低。但大尺寸晶片对材料和技术的要求也越高。单晶硅按晶体生长方法的不同,分为直拉法(CZ)、区熔法(FZ)和外延法。直拉法、区熔法生长单晶硅棒材, 外延法生长单晶硅薄膜。直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。目前晶体直径可控制在Φ3~8英寸。区熔法单晶主要 用于高压大功率可控整流器件领域,广泛用于大功率输变电、电力机车、整流、变频、机电一体化、节能灯、电视机等系列产品。目前晶体直径可控制在Φ3~6英 寸。外延片主要用于集成电路领域。
   由于成本和性能的原因,直拉法(CZ)单晶硅材料应用最广。在IC工业中所用的材料主要是CZ抛光片和外延片。存储器电路通常使用CZ抛光片,因成本较低。逻辑电路一般使用价格较高的外延片,因其在IC制造中有更好的适用性并具有消除Latch-up的能力。
   单晶硅也称硅单晶,是电子信息材料中最基础性材料,属半导体材料类。单晶硅已渗透到国民经济和国防科技中各个领域,当今全球超过2000亿美元的电子通信半导体市场中95%以上的半导体器件及99%以上的集成电路用硅。
二、 硅片直径越大,技术要求越高,越有市场前景,价值也就越高。
    日本、美国和德国是主要的硅材料生产国。中国硅材料工业与日本同时起步,但总体而言,生产技术水平仍然相对较低,而且大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭 和小直径硅片。中国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上,于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅,标志着我国单晶硅 生产进入了新的发展时期。
   目前,全世界单晶硅的产能为1万吨/年,年消耗量约为6000吨~7000吨。未来几年中,世界单晶硅材料发展将呈现以下发展趋势。

   单晶硅产品向300mm过渡,大直径化趋势明显:

    随着半导体材料技术的发展,对硅片的规格和质量也提出更高的要求,适合微细加工的大直径硅片在市场中的需求比例将日益加大。目前,硅片主流产品是 200mm,逐渐向300mm过渡,研制水平达到400mm~450mm。据统计,200mm硅片的全球用量占60%左右,150mm占20%左右,其余 占20%左右。根据最新的《国际半导体技术指南(ITRS)》,300mm硅片之后下一代产品的直径为450mm;450mm硅片是未来22纳米线宽 64G集成电路的衬底材料,将直接影响计算机的速度、成本,并决定计算机中央处理单元的集成度。
    Gartner发布的对硅片需求的5年预测表明,全球300mm硅片将从2000年的1.3%增加到2006年的21.1%。日、美、韩等国家都已经在 1999年开始逐步扩大300mm硅片产量。据不完全统计,全球目前已建、在建和计划建的300mm硅器件生产线约有40余条,主要分布在美国和我国台湾 等,仅我国台湾就有20多条生产线,其次是日、韩、新及欧洲。
    世界半导体设备及材料协会(SEMI)的调查显示,2004年和2005年,在所有的硅片生产设备中,投资在300mm生产线上的比例将分别为55%和 62%,投资额也分别达到130.3亿美元和184.1亿美元,发展十分迅猛。而在1996年时,这一比重还仅仅是零
  2、硅材料工业发展日趋国际化,集团化,生产高度集中:
    研发及建厂成本的日渐增高,加上现有行销与品牌的优势,使得硅材料产业形成“大者恒大”的局面,少数集约化的大型集团公司垄断材料市场。上世纪90年代 末,日本、德国和韩国(主要是日、德两国)资本控制的8大硅片公司的销量占世界硅片销量的90%以上。根据SEMI提供的2002年世界硅材料生产商的市 场份额显示,Shinetsu、SUMCO、Wacker、MEMC、Komatsu等5家公司占市场总额的比重达到89%,垄断地位已经形成。
    3、硅基材料成为硅材料工业发展的重要方向:
    随着光电子和通信产业的发展,硅基材料成为硅材料工业发展的重要方向。硅基材料是在常规硅材料上制作的,是常规硅材料的发展和延续,其器件工艺与硅工艺相 容。主要的硅基材料包括SOI(绝缘体上硅)、GeSi和应力硅。目前SOI技术已开始在世界上被广泛使用,SOI材料约占整个半导体材料市场的30%左 右,预计到2010年将占到50%左右的市场。Soitec公司(世界最大的SOI生产商)的2000年~2010年SOI市场预测以及2005年各尺寸 SOI硅片比重预测了产业的发展前景。
   4、硅片制造技术进一步升级:
    目前世界普遍采用先进的切、磨、抛和洁净封装工艺,使制片技术取得明显进展。在日本,Φ200mm硅片已有50%采用线切割机进行切片,不但能提高硅片质 量,而且可使切割损失减少10%。日本大型半导体厂家已经向300mm硅片转型,并向0.13μm以下的微细化发展。另外,最新尖端技术的导入,SOI等 高功能晶片的试制开发也进入批量生产阶段。对此,硅片生产厂家也增加了对300mm硅片的设备投资,针对设计规则的进一步微细化,还开发了高平坦度硅片和 无缺陷硅片等,并对设备进行了改进。
三、硅是地壳中赋存最高的固态元素,其含量为地壳的四分之一,但在自然界不存在单体硅,多呈氧化物或硅酸盐状态。硅的原子价主要为4价,其次为2价;在常温下它的化学性质稳定,不溶于单一的强酸,易溶于碱;在高温下化学性质活泼,能与许多元素化合。
   由于硅的禁带宽度和电子迁移率适中,硅器件的最高工作温度能达250℃,其制作的微波功率器件的工作频率可以达到C波段(5GHZ)。在硅的表面能形成 牢固致密的SiO2膜,此膜能充当电容的电介质、扩散的隔离层、器件表面的保护层,随着平面工艺与光刻技术的问世而促进了硅的超大规模集成电路的发展。硅 材料资源丰富,又是无毒的单质半导体材料,较易制作大直径无位错低微缺陷单晶。晶体力学性能优越,易于实现产业化,从而导致半导体硅材料成为电子材料中的 第一大主体功能材料,并在今后较长时间内仍将成为半导体的主体材料。
  多晶硅材料是以工业硅为原料经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料,是硅产品产业链中的一个极为重要的中间产品,是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料,是信息产业和新能源产业最基础的原材料。
  多晶硅产品分类:
  多晶硅按纯度分类可以分为冶金级(工业硅)、太阳能级、电子级。
  1、冶金级硅(MG):是硅的氧化物在电弧炉中被碳还原而成。一般含Si 为90 - 95% 以上,高达 99.8% 以上。
  2、太阳级硅 (SG):纯度介于冶金级硅与电子级硅之间,至今未有明确界定。一般认为含Si在 99.99 %– 99.9999%(4~6个9)。
  3、电子级硅(EG):一般要求含Si > 99.9999 %以上,超高纯达到99.9999999%~99.999999999%(9~11个9)。其导电性介于 10-4 – 1010 欧厘米。
  多晶硅应用领域:
  多晶硅是半导体工业、电子信息产业、太阳能光伏电池产业的最主要、最基础的功能性材料。主要用做半导体的原料,是制做单晶硅的主要原料,可作各种晶体管、整流二极管、可控硅、太阳能电池、集成电路、电子计算机芯片以及红外探测器等。
   多晶硅是制备单晶硅的唯一原料和生产太阳能电池的原料。随着近几年我国单晶硅产量以年均26%的速度增长,多晶硅的需求量与日俱增,目前供应日趋紧张。我 国2000年产单晶硅459吨,2003年增加到1191吨,预计2005年产量将达1700吨,消耗多晶硅2720吨。从单晶硅产品结构看,太阳电池用 单晶硅产量增长最快,2000年产量207吨,2003年为696吨。预计2005年将达到1000吨,约需多晶硅1590吨,而国内2004年仅生产多 晶硅57.7吨,绝大部分需要进口。
  我国主要的太阳能电池厂有5~6家,最大的无锡尚德太阳能电力有限公司2004年产量约为50MW,2005年计划生产100MW,如果完成计划,则约需多晶硅1300吨以上。仅此一家企业,就要2家千吨级多晶硅厂为其供货,才能满足生产需要。
  从国际市场看,国际市场多晶硅需求量在以每年10-12%的速度增长,按此增长速度预测,2005年全球多晶硅需求量将达27000吨,2010年将达60000吨,缺口很大。亚太地区特别是日本、台湾、新加坡、韩国等地,都是多晶硅的主要需求地。
  多晶硅生产技术:
  多晶硅生产技术主要有:改良西门子法、硅烷法和流化床法。正在研发的还有冶金法、气液沉积法、重掺硅废料法等制造低成本多晶硅的新工艺。
  世界上85%的多晶硅是采用改良西门子法生产的,其余方法生产的多晶硅仅占15%。以下仅介绍改良西门子法生产工艺。
   西门子法(三氯氢硅还原法)是以HCl(或Cl2、H2)和冶金级工业硅为原料,将粗硅(工业硅)粉与HCl在高温下合成为SiHCl3,然后对 SiHCl3进行化学精制提纯,接着对SiHCL3进行多级精馏,使其纯度达到9个9以上,其中金属杂质总含量应降到0.1ppba以下,最后在还原炉中 在1050℃的硅芯上用超高纯的氢气对SiHCL3进行还原而长成高纯多晶硅棒。
  多晶硅副产品:
  多晶硅生产过程中将有大量的废 水、废液排出,如:生产1000吨多晶硅将有三氯氢硅3500吨、四氯化硅4500吨废液产生,未经处理回收的三氯氢硅和四氯化硅是一种有毒有害液体。对 多晶硅副产物三氯氢硅、四氯化硅经过多级精馏提纯等化学处理,可生成白炭黑、氯化钙以及用于光纤预制棒的高纯(6N)四氯化硅。
四、硅锭的拉制 ,目前主要有以下几种方法:
  *直拉法
  即切克老斯基法(Czochralski: Cz), 直拉法是用的最多的一种晶体生长技术。直拉法基本原理和基本过程如下:
  1.引晶:通过电阻加热,将装在石英坩埚中的多晶硅熔化,并保持略高于硅熔点的温度,将籽晶浸入熔体,然后以一定速度向上提拉籽晶并同时旋转引出晶体;
  2.缩颈:生长一定长度的缩小的细长颈的晶体,以防止籽晶中的位错延伸到晶体中;
放肩:将晶体控制到所需直径;
  3.等径生长:根据熔体和单晶炉情况,控制晶体等径生长到所需长度;
  4.收尾:直径逐渐缩小,离开熔体;
  5.降温:降级温度,取出晶体,待后续加工
  6.最大生长速度:晶体生长最大速度与晶体中的纵向温度梯度、晶体的热导率、晶体密度等有关。 提高晶体中的温度梯度,可以提高晶体生长速度;但温度梯度太大,将在晶体中产生较大的热应力,会导致位错等晶体缺陷的形成,甚至会使晶体产生裂纹。为了降 低位错密度,晶体实际生长速度往往低于最大生长速度。
  7.熔体中的对流:相互相反旋转的晶体(顺时针)和坩埚所产生的强制对流是由离心力和向心力、最终由熔体表面张力梯度所驱动的。所生长的晶体的直径越大(坩锅越大),对流就越强烈,会造成熔体中温度波动和晶体局部回熔,从而导致晶体中的杂质分布不均匀等。
    实际生产中,晶体的转动速度一般比坩锅快1-3倍,晶体和坩锅彼此的相互反向运动导致熔体中心区与外围区发生相对运动,有利于在固液界面下方形成一个相对稳定的区域,有利于晶体稳定生长。
  8.生长界面形状(固液界面):固液界面形状对单晶均匀性、完整性有重要影响,正常情况下,固液界面的宏观形状应该与热场所确定的熔体等温面相吻合。在引 晶、放肩阶段,固液界面凸向熔体,单晶等径生长后,界面先变平后再凹向熔体。通过调整拉晶速度,晶体转动和坩埚转动速度就可以调整固液界面形状。
  9.连续生长技术:为了提高生产率,节约石英坩埚(在晶体生产成本中占相当比例),发展了连续直拉生长技术,主要是重新装料和连续加料两中技术:
  - 重新加料直拉生长技术:可节约大量时间(生长完毕后的降温、开炉、装炉等),一个坩埚可用多次。
  - 连续加料直拉生长技术:除了具有重新装料的优点外,还可保持整个生长过程中熔体的体积恒定,提高基本稳定的生长条件,因而可得到电阻率纵向分布均匀的单晶。连续加料直拉生长技术有两种加料法:连续固体送料和连续液体送料法。
  10.液体覆盖直拉技术:是对直拉法的一个重大改进,用此法可以制备多种含有挥发性组元的化合物半导体单晶。主要原理:用一种惰性液体(覆盖剂)覆盖被拉 制材料的熔体,在晶体生长室内充入惰性气体,使其压力大于熔体的分解压力,以抑制熔体中挥发性组元的蒸发损失,这样就可按通常的直拉技术进行单晶生长。
    *悬浮区熔法:
  主要用于提纯和生长硅单晶;其基本原理是:依靠熔体的表面张力,使熔区悬浮于多晶硅棒与下方生长出的单晶之间,通过熔区向上移动而进行提纯和生长单晶。具有如下特点:
  1.不使用坩埚,单晶生长过程不会被坩埚材料污染
  2.由于杂质分凝和蒸发效应,可以生长出高电阻率硅单晶
    *多晶硅浇注法
    用于制备多晶硅太阳电池所用的硅原片,它是一种定向凝固法,晶体呈现片状生长过程和结构。
五、直拉法    直拉法即切克老斯基法(Czochralski: Cz), 直拉法是半导体单晶生长用的最多的一种晶体生长技术。
直拉法单晶硅工艺过程
-引晶:通过电阻加热,将装在石英坩埚中的多晶硅熔化,并保持略高于硅熔点的温度,将籽晶浸入熔体,然后以一定速度向上提拉籽晶并同时旋转引出晶体;
-缩颈:生长一定长度的缩小的细长颈的晶体,以防止籽晶中的位错延伸到晶体中;
-放肩:将晶体控制到所需直径;
-等径生长:根据熔体和单晶炉情况,控制晶体等径生长到所需长度;  
-收尾:直径逐渐缩小,离开熔体;  
-降温:降底温度,取出晶体,待后续加工  

直拉法-几个基本问题  
    最大生长速度
   晶体生长最大速度与晶体中的纵向温度梯度、晶体的热导率、晶体密度等有关。 提高晶体中的温度梯度,可以提高晶体生长速度;但温度梯度太大,将在晶体中产生较大的热应力,会导致位错等晶体缺陷的形成,甚至会使晶体产生裂纹。为了降 低位错密度,晶体实际生长速度往往低于最大生长速度。
    熔体中的对流
   相互相反旋转的晶体(顺时针)和坩埚所产生的强制对流是由离心力和向心力、最终由熔体表面张力梯度所驱动的。所生长的晶体的直径越大(坩锅越大),对流就 越强烈,会造成熔体中温度波动和晶体局部回熔,从而导致晶体中的杂质分布不均匀等。实际生产中,晶体的转动速度一般比坩锅快1-3倍,晶体和坩锅彼此的相 互反向运动导致熔体中心区与外围区发生相对运动,有利于在固液界面下方形成一个相对稳定的区域,有利于晶体稳定生长。
   生长界面形状(固液界面)  
   固液界面形状对单晶均匀性、完整性有重要影响,正常情况下,固液界面的宏观形状应该与热场所确定的熔体等温面相吻合。在引晶、放肩阶段,固液界面凸向熔 体,单晶等径生长后,界面先变平后再凹向熔体。通过调整拉晶速度,晶体转动和坩埚转动速度就可以调整固液界面形状。  
   生长过程中各阶段生长条件的差异  
  直拉法的引晶阶段的熔体高度最高,裸露坩埚壁的高度最小,在晶体生长过程直到收尾阶段,裸露坩埚壁的高度不断增大,这样造成生长条件不断变化(熔体的对 流、热传输、固液界面形状等),即整个晶锭从头到尾经历不同的热历史:头部受热时间最长,尾部最短,这样会造成晶体轴向、径向杂质分布不均匀。
直拉法-技术改进
一,磁控直拉技术
1,在直拉法中,氧含量及其分布是非常重要而又难于控制的参数,主要是熔体中的热对流加剧了熔融硅与石英坩锅的作用,即坩锅中的O2, 、B、 Al等杂质易于进入熔体和晶体。热对流还会引起熔体中的温度波动,导致晶体中形成杂质条纹和旋涡缺陷。
2,半导体熔体都是良导体,对熔体施加磁场,熔体会受到与其运动方向相反的洛伦兹力作用,可以阻碍熔体中的对流,这相当于增大了熔体中的粘滞性。在生产中通常采用水平磁场、垂直磁场等技术。
3,磁控直拉技术与直拉法相比所具有的优点在于:
     减少了熔体中的温度波度。一般直拉法中固液界面附近熔体中的温度波动达10 C以上,而施加0.2 T的磁场,其温度波动小于1 ℃。 这样可明显提高晶体中杂质分布的均匀性,晶体的径向电阻分布均匀性也可以得到提高;降低了单晶中的缺陷密度;      减少了杂质的进入,提高了晶体的纯度。这是由于在磁场作用下,熔融硅与坩锅的作用减弱,使坩锅中的杂质较少进入熔体和晶体。将磁场强度与晶体转动、坩锅转 动等工艺参数结合起来,可有效控制晶体中氧浓度的变化;由于磁粘滞性,使扩散层厚度增大,可提高杂质纵向分布均匀性; 有利于提高生产率。采用磁控直拉技 术,如用水平磁场,当生长速度为一般直拉法两倍时,仍可得到质量较高的晶体。
4,磁控直拉技术主要用于制造电荷耦合(CCD)器件和一些功率器件的硅单晶。也可用于GaAs、GaSb等化合物半导体单晶的生长。
   连续生长技术
   为了提高生产率,节约石英坩埚(在晶体生产成本中占相当比例),发展了连续直拉生长技术,主要是重新装料和连续加料两中技术:
1,重新加料直拉生长技术:可节约大量时间(生长完毕后的降温、开炉、装炉等),一个坩埚可用多次。
2,连续加料直拉生长技术:除了具有重新装料的优点外,还可保持整个生长过程中熔体的体积恒定,提高基本稳定的生长条件,因而可得到电阻率纵向分布均匀的单晶。连续加料直拉生长技术有两种加料法:连续固体送料和连续液体送料法。
  液体覆盖直拉技术 :是对直拉法的一个重大改进,用此法可以制备多种含有挥发性组元的化合物半导体单晶。  
  主要原理:用一种惰性液体(覆盖剂)覆盖被拉制材料的熔体,在晶体生长室内充入惰性气体,使其压力大于熔体的分解压力,以抑制熔体中挥发性组元的蒸发损失,这样就可按通常的直拉技术进行单晶生长。
对惰性液体(覆盖剂)的要求:- 密度小于所拉制的材料,既能浮在熔体表面之上;对熔体和坩埚在化学上必须是惰性的,也不能与熔体混合,但要能浸云晶体和坩埚;熔点要低于被拉制的材料且蒸气压很低;- 有较高的纯度,熔融状态下透明。
广泛使用的覆盖剂为B2O3: 密度1.8 g/cm3,软化温度450C,在1300 C时蒸气压仅为13 Pa, 透明性好,粘滞性也好。此种技术可用于生长GaAs、InP、 GaP、 GaSb和InAs等单晶。
   悬浮区熔法 :主要用于提纯和生长硅单晶;
   基本原理:依靠熔体的表面张力,使熔区悬浮于多晶硅棒与下方生长出的单晶之间,通过熔区向上移动而进行提纯和生长单晶。不使用坩埚,单晶生长过程不会被坩埚材料污染,由于杂质分凝和蒸发效应,可以生长出高电阻率硅单晶。

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