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1.5 气相生长法

气相法生长单晶和三氯氢硅氢还原生长多晶相似。在适当温度下，三氯氢硅和氢气作用，在单晶籽晶上逐

渐生长出单晶。气相生长法工艺流程简单，污染少，单晶纯度较高，但是生长速度慢，周期长，生长条件不

易控制，生长的单晶质量较差。 1.6

铸锭法 ?

用铸锭法生长单晶是国外近几年发展的一种生长硅单晶方法。

它象金铸锭一样生长硅单晶，此法生长硅单晶虽然工艺程流程简单，生长速度快，成本低，但是生长单晶

质量差单晶质量差。一般用于制造太单晶质量差阳能电池器件。
1.7 液相外延生长法

用外延法生长单晶，有气相外延和液相外延两种方法。它们都是在一定条件下，在经过仔细加工的单晶片

衬底上，生长一层具有一定厚度，一定电阻率和一定型号的完整单晶层，这种单晶生长过程叫外延。? 通过

气相在衬底上生长外延层叫气相外延，通过液相在衬底上生长外延层叫液相外延。外延生长可以改善单晶衬

底表面性能，提高单晶电子特性。外延生长速度一般很慢速度一般很慢。速度一般很慢

硅单晶的生产方法以直拉法和区熔法为主直拉法和区熔法为主，直拉法和区熔法为主世界硅单晶产量，

其中 70～80%

是直拉法生产，20～30%

是区熔和其它方法生产的。? 我国目前生产的直拉硅单晶直径普遍

水平 40

～ 50

毫米， 75

毫米直拉单晶也能生产，但比较少，国外一般直拉硅单晶直径为 75

～ 100

毫米，特殊的生长 220

毫米长 1.5 米的单晶。

2 直拉单晶炉结构

直拉单晶炉型式尽管不同，总的说来，主要由炉体、电器部分、热系统、水冷系统、真空系统和氩气装置

五大部分组成。
2.1 炉体

炉体由炉座、炉膛、炉顶盖、坩埚

炉座、炉膛、炉顶盖、

炉座下轴）、籽晶轴（上轴）、）、籽晶轴）、光轴

（下轴）、籽晶轴（上轴）、光学等直径监测器等部件组成。学等直径监测器等 ? 炉座一般由铸铁制成，支撑

整个炉体重量。?

炉膛的样式比较多，大体上分侧开门和钟罩式两种形式。侧开门式又有锥顶、圆弧顶和平

顶之分；钟罩式又有单纯钟罩式和有主室和付室中间夹有隔离阀的钟罩式。不管样式千差万别，炉膛总有炉

室、观察窗、紫铜电极、炉门（钟罩式无有）、热电偶侧温孔、光学等径监测孔；外接真空管道和惰性气体进

口等几部分。坩埚轴和籽晶轴从炉膛中心穿过并能上、下运动。炉膛一般由 4-5

毫米两层不锈钢板制成，中间

通水。

炉顶盖：炉顶盖样式也比较多，一般由铸铁制成，主要支撑籽晶轴的提拉和旋转，装有标尺，显示籽晶

轴的提拉位置和提拉长度。?

坩埚轴（下轴）由不锈钢制成，由双层管组成，通流动水冷却。它通过托杆、托

碗支撑石英坩埚中的多晶硅，并且通过旋转、上升和下降调节热系统中坩埚内熔硅的位置使拉晶能顺利进行。
?

籽晶轴也由不锈钢制成，能够旋转、上升和下降。它的结构和坩埚轴相同，但比坩埚轴长。它主要通过籽晶

卡头装卡籽晶，并且边旋转，边向上运动，完成提拉单晶过程。随着单晶炉大型化，提拉行程的增长，近些

年出现了以钢丝或铰链做籽晶轴的软轴，这是直拉单晶炉的一项重大改革，使直拉单晶炉结构简单，操作简

便，高度降低，籽晶轴行程增长，使直拉单晶炉生产效率大大提高。?

光学等直径监测器光学等直径监测器

装在炉膛的光学等直径监测孔上，它象照象机，一组光学镜头对准坩埚中心，硅单晶通过镜头将硅单晶横断

面直径的正面影象反射在毛玻璃屏幕上，屏幕上有一个光敏二极管，影象变化作用在光敏二极管上，产生

电信号，经过放大分压（或分流）处理，控制提拉或加热功率，保证硅单晶等径生长，通过调节光敏二极管

位置可以控制生长硅单晶的粗细。?

观察窗观察窗装在直拉单晶炉膛上，由两层石英玻璃（或厚玻璃）组成，

两层玻璃中间通水，它是观察拉硅单晶过程中各种情况的窗口。?

热电偶热电偶装在直拉单晶炉膛的测温孔

上，正对加热器中部。为了使便于测量和测量灵敏准确，一般通过聚光镜，将光聚集于热电偶堆上。 ? 电极

电极装在炉膛底部，它的作用是支撑加热器（石墨）和保温系统（或通过石墨电极支撑），把强大的电流传

给加热器，使加热器产生高温，熔化多晶硅。电极一般由紫铜制成，两层铜管成环状，内部通水。

单晶炉的机械传动部分，包括籽晶轴（上轴）、坩埚轴和驱动它们上升、下降或旋转的电机。? 籽晶轴和

坩埚轴的旋转籽晶轴和坩埚轴的旋转由力矩电机（或直流电机）分别经过皮带（或齿轮）变速后带动抱轮

使其旋转。?

籽晶轴和坩埚轴的上升或下降籽晶轴和坩埚轴的上升或下降通过通过两个力矩电机（或直流电

机）驱动螺纹旋转完成。?

这四个运动各自独立，互不干扰，不同的是坩埚轴比籽晶轴有更缓慢上升或下降

速度。