半導(dǎo)體材料第4講-晶體生長(zhǎng) (2)課件

半導(dǎo)體材料Tel:Email：rongfengg@163.com第三章晶體生長(zhǎng)制造半導(dǎo)體器件的材料，絕大部分是單晶體，包括體單晶和薄膜單晶，因此，晶體生長(zhǎng)問(wèn)題對(duì)于半導(dǎo)體材料研制，是一個(gè)極為重要的問(wèn)題。本章主要內(nèi)容：

1、晶體生長(zhǎng)的基本理論

2、熔體中生長(zhǎng)單晶的主要規(guī)律

3、單晶的生長(zhǎng)技術(shù)晶體生長(zhǎng)理論基礎(chǔ)晶體的形成方式：晶體是在物相轉(zhuǎn)變的情況下形成的。物相有三種，即氣相、液相和固相。由氣相、液相轉(zhuǎn)變成固相可形成晶體，固相之間也可以直接產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。晶體生長(zhǎng)方式分三大類：固相生長(zhǎng)液相生長(zhǎng)，包括溶液生長(zhǎng)和熔體生長(zhǎng)氣相生長(zhǎng)2.由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵?.從熔體中結(jié)晶,即熔體過(guò)冷卻時(shí)發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象，出現(xiàn)晶體；2.從溶液中結(jié)晶,即溶液達(dá)到過(guò)飽和時(shí)，析出晶體；3.水分蒸發(fā)，如天然鹽湖鹵水蒸發(fā)，鹽類礦物結(jié)晶出來(lái)；通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成難溶物質(zhì)。

天然鹽湖鹵水蒸發(fā)珍珠巖3．由固相變?yōu)楣滔啵?).同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變，某種晶體在熱力學(xué)條件改變的時(shí)候，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N在新條件下穩(wěn)定的晶體；2).原礦物晶粒逐漸變大，如由細(xì)粒方解石組成的石灰?guī)r與巖漿接觸時(shí)，受熱再結(jié)晶成為由粗粒方解石組成的大理巖；細(xì)粒方解石大理巖3．由固相變?yōu)楣滔啵?).固溶體分解，在一定溫度下固溶體可以分離成為幾種獨(dú)立礦物；4).變晶，礦物在定向壓力方向上溶解，而在垂直于壓力方向上結(jié)晶，因而形成一向延長(zhǎng)或二向延展的變質(zhì)礦物，如角閃石、云母晶體等；5).由固態(tài)非晶質(zhì)結(jié)晶，火山噴發(fā)出的熔巖流迅速冷卻，固結(jié)成為非晶質(zhì)的火山玻璃，這種火山玻璃經(jīng)過(guò)千百年以上的長(zhǎng)時(shí)間以后，可逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶質(zhì)。晶體形成的熱力學(xué)條件從圖3-1可直接看出：氣-固相轉(zhuǎn)變條件：溫度不變，物質(zhì)的分壓大于其飽和蒸汽壓。壓力不變，物質(zhì)的溫度低于其凝華點(diǎn)。

晶體形成的熱力學(xué)條件從圖3-1可直接看出：固-液相轉(zhuǎn)變的條件：對(duì)熔體，壓力不變，物質(zhì)的溫度低于其熔點(diǎn)不能看出的條件：液-固相，對(duì)溶液，物質(zhì)的濃度大于其溶解度。概括來(lái)說(shuō)，氣－固相變過(guò)程時(shí)，要析出晶體，要求有一定的過(guò)飽和蒸氣壓。液－固相變過(guò)程時(shí)，要析出晶體，要求有一定的過(guò)飽和度。固－固相變過(guò)程時(shí)，要析出晶體，要求有一定的過(guò)冷度。

詳見(jiàn)課本3－1－1晶核的形成在母相中形成等于或超過(guò)一定臨界大小的新相晶核的過(guò)程稱為“形核”形成固態(tài)晶核有兩種方法，1)均勻形核，又稱均質(zhì)形核或自發(fā)形核。2)非均勻形核，又稱異質(zhì)形核或非自發(fā)形核。晶核的形成均勻形核：當(dāng)母相中各個(gè)區(qū)域出現(xiàn)新相晶核的幾率相同，晶核由液相中的一些原子團(tuán)直接形成，不受雜質(zhì)粒子或外來(lái)表面的影響，這種形核叫均勻形核，又稱均質(zhì)形核或自發(fā)形核晶核的形成非均勻形核：若新相優(yōu)先在母相某些區(qū)域中存在的異質(zhì)處形核，即依附于液相中的雜質(zhì)或外來(lái)表面形核，則稱為非均勻形核。又稱異質(zhì)形核或非自發(fā)形核氣相中的均勻成核晶胚有兩種發(fā)展趨勢(shì)：1、繼續(xù)長(zhǎng)大，形成穩(wěn)定的晶核；2、重新拆散，分開(kāi)為單個(gè)的分子。

晶體熔化后的液態(tài)結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)程無(wú)序的，但在短程范圍內(nèi)卻存在著不穩(wěn)定的接近于有序的原子集團(tuán)，它們此消彼長(zhǎng)，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)起伏或叫相起伏。液相中的均勻成核當(dāng)溫度降到結(jié)晶溫度時(shí)，這些原子集團(tuán)就可能成為均勻形核的“胚芽”，稱為晶胚；其原子呈晶態(tài)的規(guī)則排列，這就是晶核。

液相中的均勻成核經(jīng)典成核理論這個(gè)體系的吉布斯自由能的改變包括兩部分：1、氣相轉(zhuǎn)變?yōu)榫?固相)，體積減小，體積自由能減少，設(shè)體積自由能為△GV。2、晶胚的生成，會(huì)形成一個(gè)固氣界面，需要一定的表面能△GS。經(jīng)典成核理論體系總能量△G的變化：

△總能量=△表面能+△體積自由能

△G=△GS+△GV經(jīng)典成核理論說(shuō)明：1、固相表面，是從無(wú)到有，所以表面自由能△GS大于02、氣體分子的體積，從氣體到固體，體積減小，所以體積自由能降低，△GV小于0很多書將上式寫成：△G=△GS-△GV1、表面自由能大于02、體積自由能小于0。課本3-11可寫成：表面能△GS與晶胚半徑r2成正比，而體積自由能△GV與晶胚半徑r3成正比，體積自由能△GV比表面能△GS的變化快。在晶胚生長(zhǎng)初期，表面能△GS大于體積自由能△GV，二者之和為正，所以晶胚的體系自由能△G增大。因?yàn)椤鱃V比表面能△GS的變化快，所以△G增加到極大值△G*后就會(huì)開(kāi)始下降，與△G*

相對(duì)應(yīng)的晶胚半徑稱臨界半徑r*。當(dāng)r<r*時(shí)，晶胚難以生成，消失的機(jī)率大于長(zhǎng)大的機(jī)率。隨著r的增大，體系的自由能增加，體系更不穩(wěn)定。當(dāng)r<r*時(shí)，體系的自由能增加，晶胚難以生成，即消失的機(jī)率大于長(zhǎng)大的機(jī)率。當(dāng)r=r*時(shí)，體系自由能不再增大，晶胚長(zhǎng)大的機(jī)率與消失的機(jī)率相等。當(dāng)r>r*時(shí)，體積自由能占主導(dǎo)地位，r增大能使體系自由能降低。但如果r<r0則體系的ΔG仍大于0，晶胚不穩(wěn)定。當(dāng)r>r0時(shí)，隨著r的增大，ΔG減小，且ΔG<0，晶胚能穩(wěn)定長(zhǎng)大成為晶核。當(dāng)r<r*時(shí)，體系的自由能增加，晶胚難以生成，即消失的機(jī)率大于長(zhǎng)大的機(jī)率。當(dāng)r=r*時(shí)，體系自由能不再增大，晶胚長(zhǎng)大的機(jī)率與消失的機(jī)率相等。當(dāng)r>r*時(shí)，體積自由能占主導(dǎo)地位，r增大能使體系自由能降低。但如果r<r0則體系的ΔG仍大于0，晶胚不穩(wěn)定。當(dāng)r>r0時(shí)，隨著r的增大，ΔG減小，且ΔG<0，晶胚能穩(wěn)定長(zhǎng)大成為晶核。當(dāng)r<r*時(shí)，體系的自由能增加，晶胚難以生成，即消失的機(jī)率大于長(zhǎng)大的機(jī)率。當(dāng)r=r*時(shí)，體系自由能不再增大，晶胚長(zhǎng)大的機(jī)率與消失的機(jī)率相等。當(dāng)r>r*時(shí)，體積自由能占主導(dǎo)地位，r增大能使體系自由能降低。但如果r<r0則體系的ΔG仍大于0，晶胚不穩(wěn)定。當(dāng)r>r0時(shí)，隨著r的增大，ΔG減小，且ΔG<0，晶胚能穩(wěn)定長(zhǎng)大成為晶核。按半徑的大小r*<r<r0的晶胚稱亞穩(wěn)晶核，r>r0的晶胚稱穩(wěn)定晶核，r=r*的晶胚稱臨界晶胚(核)。形核功：在臨界狀態(tài)下，成核必須提供1/3的表面能，這部分由外部提供的能量，稱形核功。根據(jù)課本3-13式：臨界狀態(tài)下的體系自由能臨界狀態(tài)下，體系自由能是其表面能的1/3，其余2/3被體積自由能的降低抵消，在臨界狀態(tài)下，成核必須提供這1/3的表面能。實(shí)際應(yīng)用：體系的過(guò)飽和度、過(guò)冷度越大，相應(yīng)的△GV就大，進(jìn)而造成r*，△G*小。如要生長(zhǎng)大的單晶，則希望r*盡可能的大，所以要求體系的過(guò)飽和度、過(guò)冷度盡可能的小。如要生長(zhǎng)微晶，則希望r*盡可能的小，則要求體系的過(guò)飽和度、過(guò)冷度盡可能的大。晶體生長(zhǎng)的一般過(guò)程是先生成晶核，而后再長(zhǎng)大。一般認(rèn)為晶體從液相或氣相中的生長(zhǎng)有三個(gè)階段：①介質(zhì)達(dá)到過(guò)飽和、過(guò)冷卻階段；②成核階段；③生長(zhǎng)階段。關(guān)于晶體生長(zhǎng)的有兩個(gè)理論：1.層生長(zhǎng)理論；2.螺旋生長(zhǎng)理論。當(dāng)晶體生長(zhǎng)不受外界任何因素的影響時(shí)，晶體將長(zhǎng)成理想晶體，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴(yán)格的服從空間格子規(guī)律，外形應(yīng)為規(guī)則的幾何多面體，面平、棱直，同一單形的晶面同形長(zhǎng)大。實(shí)際上晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中，真正理想的晶體生長(zhǎng)條件是不存在的，總會(huì)不同程度的受到復(fù)雜外界條件的影響，而不能嚴(yán)格地按照理想發(fā)育。晶體長(zhǎng)大的動(dòng)力學(xué)模型層生長(zhǎng)理論(KosselW.,1927)：在晶核的光滑表面上生長(zhǎng)一層原子面時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在界面上進(jìn)入晶格“座位”的最佳位置是具有三面凹入角的位置。質(zhì)點(diǎn)在此位置上與晶核結(jié)合成鍵放出的能量最大。因?yàn)槊恳粋€(gè)來(lái)自環(huán)境相的新質(zhì)點(diǎn)在環(huán)境相與新相界面的晶格上就位時(shí)，最可能結(jié)合的位置是能量上最有利的位置，即結(jié)合成鍵時(shí)成鍵數(shù)目最多，放出能量最大的位置。完整突變光滑面模型此模型假定晶體是理想完整的，并且界面在原子層次上沒(méi)有凹凸不平的現(xiàn)象，固相與流體相之間是突變的，這顯然是一種非常簡(jiǎn)單的理想化界面，與實(shí)際晶體生長(zhǎng)情況往往有很大的差距如圖：K為曲折面，有三角面凹入角，是最有力的生長(zhǎng)部位；S是階梯面，具有二面凹入角的位置；A是最不利于生長(zhǎng)的部位。所以晶體在理想情況下生長(zhǎng)時(shí)，先長(zhǎng)一條行列，然后長(zhǎng)相鄰的行列。在長(zhǎng)滿一層面網(wǎng)后，再開(kāi)始長(zhǎng)第二層面網(wǎng)。晶面是平行向外推移而生長(zhǎng)的。層生長(zhǎng)理論的局限：按層生長(zhǎng)理論，晶體在氣相或在溶液中生長(zhǎng)時(shí)，過(guò)飽和度要達(dá)到25%以才能生長(zhǎng)，而且生長(zhǎng)不一定會(huì)連續(xù)實(shí)際上，某些生長(zhǎng)體系，過(guò)飽和度僅為2%時(shí)，晶體就能順利生長(zhǎng)螺旋生長(zhǎng)理論（FrankF.C.1949)：在晶體生長(zhǎng)界面上螺旋位錯(cuò)露頭點(diǎn)所出現(xiàn)的凹角及其延伸所形成的二面凹角可作為晶體生長(zhǎng)的臺(tái)階源，促進(jìn)光滑界面上的生長(zhǎng)?？山忉寣由L(zhǎng)理論所不能解釋的現(xiàn)象，即晶體在很低溫的過(guò)飽和度下能夠生長(zhǎng)的實(shí)際現(xiàn)象。位錯(cuò)的出現(xiàn)，在晶體的界面上提供了一個(gè)永不消失的臺(tái)階源。位錯(cuò)是晶體中的一維缺陷，它是在晶體某一列或若干列原子出現(xiàn)了錯(cuò)位現(xiàn)象，即原子離開(kāi)其平衡位置，發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)動(dòng)。模型認(rèn)為晶體是理想不完整的，其中必然會(huì)存在一定數(shù)量的位錯(cuò)，如果一個(gè)純螺型位錯(cuò)和一個(gè)光滑的奇異相面相交，在晶面上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)永不消失的臺(tái)階源，在生長(zhǎng)過(guò)程中，臺(tái)階將逐漸變成螺旋狀，使晶面不斷向前推移。晶體將圍繞螺旋位錯(cuò)露頭點(diǎn)旋轉(zhuǎn)生長(zhǎng)。螺旋式的臺(tái)階并不隨著原子面網(wǎng)一層層生長(zhǎng)而消失，從而使螺旋式生長(zhǎng)持續(xù)下去。

螺旋狀生長(zhǎng)與層狀生長(zhǎng)不同的是臺(tái)階并不直線式地等速前進(jìn)掃過(guò)晶面，而是圍繞著螺旋位錯(cuò)的軸線螺旋狀前進(jìn)。隨著晶體的不斷長(zhǎng)大，最終表現(xiàn)在晶面上形成能提供生長(zhǎng)條件信息的各種各樣的螺旋紋。3－2硅、鍺單晶的生長(zhǎng)一、獲得單晶的條件

1、在金屬熔體中只能形成一個(gè)晶核?？梢砸胱丫Щ蜃园l(fā)形核，盡量地減少雜質(zhì)的含量，避免非均質(zhì)形核。

2、固—液界面前沿的熔體應(yīng)處于過(guò)熱狀態(tài)，結(jié)晶過(guò)程的潛熱只能通過(guò)生長(zhǎng)著的晶體導(dǎo)出，即單向凝固方式。

3、固—液界面前沿不允許有溫度過(guò)冷和成分過(guò)冷，以避免固—液界面不穩(wěn)定而長(zhǎng)出胞狀晶或柱狀晶。

在滿足上述條件下，適當(dāng)?shù)乜刂乒獭航缑媲把厝垠w的溫度和晶體生長(zhǎng)速率，可以得到高質(zhì)量的單晶體。生長(zhǎng)硅、鍺單晶的方法很多，目前：鍺單晶主要用直拉法，硅單晶常采用直拉法與懸浮區(qū)熔法工藝直徑純度少數(shù)截流子壽命電阻率位錯(cuò)密度用途坩堝直拉法（CZ）的優(yōu)點(diǎn)是，可拉制大直徑和高摻雜低阻單晶。缺點(diǎn)是由于熔硅與石英坩堝（SiO2）熔接以及石墨的污染，將使大量的O、C及金屬雜質(zhì)進(jìn)入硅單晶，故CZ法不能制備高阻單晶。無(wú)坩堝區(qū)熔法（FZ）采用高頻感應(yīng)加熱，通過(guò)熔區(qū)移動(dòng)生長(zhǎng)單晶，由于工藝不接觸石英坩堝（SiO2）和石墨加熱，可拉制高純度、長(zhǎng)壽命單晶。缺點(diǎn)是單晶摻雜極為困難。直拉單晶制造法（喬赫拉爾斯基法，Czochralski，CZ法）是把原料多硅晶塊放入石英坩堝中，在單晶爐中加熱融化，再將一根直徑只有10mm的棒狀晶種（稱籽晶）浸入融液中。在合適的溫度下，融液中的硅原子會(huì)順著晶種的硅原子排列結(jié)構(gòu)在固液交界面上形成規(guī)則的結(jié)晶，成為單晶體。溶體晶種單晶光圈位置坩堝壁直拉法能生長(zhǎng)直徑較大的單晶，目前已能生產(chǎn)φ200mm，重60kg的單晶．但直拉法由于坩堝與材料反應(yīng)，以及電阻加熱爐氣氛的污染，雜質(zhì)含量較大，生長(zhǎng)高純單晶困難制備時(shí)把晶種微微的旋轉(zhuǎn)向上提升，融液中的硅原子會(huì)在前面形成的單晶體上繼續(xù)結(jié)晶，并延續(xù)其規(guī)則的原子排列結(jié)構(gòu)。若整個(gè)結(jié)晶環(huán)境穩(wěn)定，就可以周而復(fù)始的形成結(jié)晶，最后形成一根圓柱形的原子排列整齊的硅單晶晶體，即硅單晶錠。拉晶開(kāi)始，先引出一段直徑為3～5mm，有一定長(zhǎng)度的細(xì)頸，以消除結(jié)晶位錯(cuò)，這個(gè)過(guò)程叫做縮頸（引晶）。然后放大單晶體直徑至工藝要求，進(jìn)入等徑階段，直至大部分硅融液都結(jié)晶成單晶錠，只剩下少量剩料。直拉法工藝流程爐體、籽晶、硅多晶，摻雜劑，石英坩堝清潔處理裝爐抽真空（或通保護(hù)氣體加熱熔化潤(rùn)晶（下種）縮頸（引晶）放肩等徑生長(zhǎng)降溫出爐性能測(cè)試將籽晶放入溶液中為消除位錯(cuò)而拉出的一小段細(xì)晶體將細(xì)晶體的直徑放粗至所要求的直徑控制直徑，保證晶體等徑生長(zhǎng)是單晶制造的重要環(huán)節(jié)思考，如何控制單晶的直徑？？？當(dāng)結(jié)晶加快時(shí)，晶體直徑會(huì)變粗，提高升速可以使直徑變細(xì)，增加溫度能抑制結(jié)晶速度。反之，若結(jié)晶變慢，直徑變細(xì)，則通過(guò)降低拉速和降溫去控制。硅的熔點(diǎn)約為1450℃，拉晶過(guò)程應(yīng)始終保持在高溫負(fù)壓的環(huán)境中進(jìn)行。直徑檢測(cè)必須隔著觀察窗在拉晶爐體外部非接觸式實(shí)現(xiàn)。拉晶過(guò)程中，固態(tài)晶體與液態(tài)融液的交界處會(huì)形成一個(gè)明亮的光環(huán)，亮度很高，稱為光圈。它其實(shí)是固液交界面處的彎月面對(duì)坩堝壁亮光的反射。當(dāng)晶體變粗時(shí)，光圈直徑變大，反之則變小。通過(guò)對(duì)光圈直徑變化的檢測(cè)，可以反映出單晶直徑的變化情況。基于這個(gè)原理發(fā)展出晶體直徑自動(dòng)控制技術(shù)（automaticdiametercontrol,ADC技術(shù))。CCD攝像掃描系統(tǒng)是目前大直徑直拉單晶直徑檢測(cè)的主流技術(shù)。CCD系統(tǒng)是基于掃描的工作原理，它用一個(gè)CCD攝像頭拍攝下光圈的黑白圖像，然后對(duì)每一幀圖像進(jìn)行掃描。根據(jù)圖像中黑白灰度像素的分布，先選擇合適的一行像素作為掃描對(duì)象（也就是掃描線的位置），。分析掃描線上的黑白灰度像素排列，線上會(huì)有兩個(gè)白色像素集中區(qū)間，即光圈所在位置。以這兩個(gè)白色像素集中區(qū)間中心之間的像素?cái)?shù)量可以推算出光圈的直徑。一般對(duì)于等徑，普通VGA圖像（640×480像素）就可以得到足夠的精度。一秒刷新一次直徑值，也就是一秒處理一幀掃描圖像，對(duì)于現(xiàn)在的CPU速度是易于實(shí)現(xiàn)的。隨著直拉單晶的大直徑化和工藝要求的復(fù)雜化，為了使結(jié)晶過(guò)程更穩(wěn)定，進(jìn)一步提高對(duì)工藝參數(shù)的控制精度，基于CCD攝像掃描的各種改進(jìn)技術(shù)也在不斷發(fā)展。下面就介紹兩種典型的實(shí)用技術(shù)。采用變焦鏡頭引晶的質(zhì)量直接影響后面整根單晶的成功率。在引晶過(guò)程中，提高對(duì)引晶速度、直徑和溫度的可控制性顯得尤為必要。在引晶過(guò)程中，晶種直徑只有3～5mm，反映到圖像上也只有二三十個(gè)像素，精度大約為5%。為了進(jìn)一步提高精度，采用變焦鏡頭放大引晶圖像，提高圖像的分辨率是很好的辦法。雙CCD系統(tǒng)半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展使電子產(chǎn)品CCD的成本迅速下降，而變焦鏡頭作為高檔光學(xué)產(chǎn)品，其價(jià)格始終居高不下。另一方面，變焦鏡頭需要一個(gè)擰變焦環(huán)動(dòng)作，一般由氣動(dòng)元件來(lái)完成。這在很大程度上增加了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性。雙CCD系統(tǒng)采用兩個(gè)不同焦距的小型攝像頭。長(zhǎng)焦距CCD用于引晶階段，可以得到放大的引晶圖像，提高精度；等晶時(shí)，使用普通焦距的CCD。這里只有圖像信號(hào)的切換，整個(gè)過(guò)程都由電子設(shè)備完成，無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。區(qū)熔法區(qū)熔法分為水平區(qū)熔法和懸浮區(qū)熔法（floatzonemethod，簡(jiǎn)稱FZ法）兩種。水平區(qū)熔法適合用于與容器不反應(yīng)或不太嚴(yán)重的體系，如鍺、銻化銦等懸浮區(qū)熔法用于與容器反應(yīng)比較嚴(yán)重的體系，例如硅。

（硅在熔融狀態(tài)下有很強(qiáng)的化學(xué)活性，幾乎沒(méi)有不與它作用的容器，即使是高純石英舟或坩堝也會(huì)與熔融硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使單晶的純度到限制，因此不采用水平區(qū)熔法制備純度要求高的硅單晶）區(qū)熔多晶硅過(guò)程中分凝系數(shù)小的雜質(zhì)有一定的提純作用﹐但對(duì)分凝系數(shù)大的雜質(zhì)如硼則不起作用。多晶硅能用化學(xué)方法提純(如三氯氫硅精餾及氫還原)得到很高的純度﹐因此區(qū)熔法在硅的生產(chǎn)中﹐一般作為制作單晶的手段﹐而不作為提純手段。由于熔融的硅有較大的表面張力和小的密度，所以懸浮區(qū)熔法正是依靠其表面張力支持正在生長(zhǎng)的單晶的熔區(qū)。由于加熱溫度不受坩堝熔點(diǎn)限制，因此可以用來(lái)生長(zhǎng)熔點(diǎn)高的材料，如單晶鎢等在區(qū)熔爐爐室內(nèi)﹐將硅棒用上下夾頭保持垂直﹐有固定晶向的籽晶在下面﹐在真空或氬氯條件下﹐用高頻線圈加熱(2～3兆赫)﹐使硅棒局部熔化﹐依靠硅的表面張力及高頻線圈的磁力﹐可以保持一個(gè)穩(wěn)定的懸浮熔區(qū)﹐熔區(qū)緩慢上升﹐達(dá)到制成單晶或提純的目的。區(qū)熔工藝流程多晶硅棒預(yù)熱熔融成半球熔接籽晶縮頸放肩收肩合棱等徑生長(zhǎng)收尾單晶降溫出爐性能測(cè)試稍下壓上軸使熔區(qū)飽滿硅棒、晶體同步下行并通過(guò)適當(dāng)拉壓上軸來(lái)控制晶體直徑輕拉上軸，使熔區(qū)逐步拉斷最后凝成尖形使用高頻線圈加熱硅棒，熔融硅在其表面張力作用下形成一個(gè)半球?qū)⒐璋粝乱疲构璋粝虏康娜蹍^(qū)與籽晶接觸，熔接在一起籽晶硅棒同步向下，造成飽滿而不崩塌的熔區(qū)籽晶向下，硅棒向上使熔區(qū)呈漏斗狀片狀單晶的制備照射在地球上的太陽(yáng)能非常巨大，大約４０分鐘照射在地球上的太陽(yáng)能，便足以供全球人類一年的能量消費(fèi)?？梢哉f(shuō)，太陽(yáng)能是真正取之不盡，用之不竭的能源。而且太陽(yáng)能發(fā)電絕對(duì)干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽(yáng)能發(fā)電被譽(yù)為最理想的能源。從太陽(yáng)能獲得電力，需通過(guò)太陽(yáng)能電池進(jìn)行光電變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，太陽(yáng)能電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅太陽(yáng)能電池變換效率最高，已達(dá)２０％以上，但價(jià)格也最貴。制備片狀單晶可降低生產(chǎn)成本，提高材料的利用率，片狀單晶的制法主要有：枝蔓法和蹼狀法斯杰哈諾夫法EFG法橫拉法枝蔓法是在過(guò)冷熔體中生長(zhǎng)樹枝狀晶體，選取枝蔓籽晶和過(guò)冷液體接觸，可生長(zhǎng)成平行的，具有孿晶結(jié)構(gòu)的雙晶薄片。孿晶是指兩個(gè)晶體（或一個(gè)晶體的兩部分）沿一個(gè)公共晶面構(gòu)成鏡面對(duì)稱的位向關(guān)系，這兩個(gè)晶體就稱為“孿晶“蹼狀法是以兩枝枝蔓為骨架，在過(guò)冷熔體中迅