直拉单晶埚跟比长度等参数的计算.ppt

直拉单晶埚跟比长度等参数的计算 主讲人 牛冬梅培训对象 单晶操作工2010 10 17 坐标长度的计算 直拉单晶炉的拉速 温校曲线都是以晶体生长的长度为坐标设定的 投入自动后 它们就以长度为坐标 自动按设定曲线 拉速 温校 转速 进行控制 不同装料量 不同直径的单晶 其坐标长度是不同的 所以必须进行计算 公式如下 式中 L 坐标长度 mm D 晶体直径 mm 硅的密度 2 33g cm3 W 晶体重量 装料量 埚底剩料量 2 坐标长度的计算 例 装料60kg 拉制 154mm单晶时 若埚底料剩料1 0kg 则这个长度是在假设整个晶体重量 包括收尾部分 都是按照等径计算的 实际上从转肩清零开始计长 晶体的等径实际长度不会超过以上计算的坐标长度 就应该进入收尾程度了 所以用此长度作为拉速 温校的坐标长度足够了 拉速曲线的设定 拉速曲线的设定 应该满足单晶硅生长的特点 即拉速应该是从头到尾逐渐下降 是匀速下降 还是变速下降 那一段快些 那一段慢一些 这全都是由工艺设计而定的 例 设晶体长度1400mm 晶体直径为 156mm 工艺要求头部拉速是2 0mm min 尾部拉速要求1 0mm min 第一种方法 如果设计晶体坐标长度等分为五段 每段280mm长 每段拉速降0 2mm min 那么五段正好下降1 0mm min 正好符合工艺要求 拉速曲线的设定 第二种方法 拉速以一定的下降趋势逐渐增大 即在200m的时 2 0mm min 400mm的时候 1 9mm min 600mm的时候 速率下降0 2mm min 称为1 7mm min 这条曲线是一条非匀速的拉速曲线 是一条折线 从图中可以看出 两条曲线的下降速率不同 根据不同的工艺要求可以设计不同的拉速曲线 而自动控制额度目标就是要使实际拉速尽量符合这条曲线 满足工艺要求 温校曲线的设定 从转肩到拉晶完毕为了维持单晶硅的等径生长 温度校正规律是 降温 恒温 升温 升温渐快 的变化过程 降温的一段晶体不长 恒温的一段更短一些 以后就转入升温过程 埚升速度的计算 晶体在生长过程中 由于液态不断地转化为固态而被籽晶提起 所以液面在坩埚中的位置是不断下降的 这就必然造成固液界面的温度梯度发生变化 给单晶生长带来困难 但如果液面下降1mm 坩埚就上升1mm 那么液面在热场中的相对位置就没有变化 固液界面稳定 有利于单晶生长 所以 当转肩完进入等径生长时 应及时开启埚升 并给予一定的上升速度 以保持液面在热场中的相对位置不变 称为埚升随动 但是埚升过大或过小 都可能使得液面的位置不变 怎样保证合适的埚升 埚升速度的计算 生长出的晶体质量 式中 S 晶体拉速 t 生长时间 S 固体Si密度 晶体直径补充的液体质量 式中 S 坩埚随动速度 t 生长时间 L 液态Si密度 坩埚内径让wS wL 化简后得 固态Si的密度是2 33g cm3 液态Si的密度是2 5g cm3 代入也就是 埚升速度的计算 例 测得 305坩埚内径为288mm 晶体直径为78mm 当籽晶提拉速度为2 0mm min时 坩埚随动应为多少 由于晶体直径的测量可能有误差 晶升 埚升实际值与显示值也可能有误差 那么计算值投入自动后 坩埚跟随速度可做适当修正 以更好地符合实际情况 问答计算 1 分别计算下6 5寸和8寸的棒子在1Kg料的情况下能拉的长度 2 计算18寸的石英坩埚拉制6 5寸的棒子 头部拉速1 5mm min时 坩埚随