單晶硅與多晶硅生成用炭石墨制品

單晶硅與多晶硅生成用炭石墨制品

單晶硅的生產（CZ拉伸法）制造單晶硅棒的工藝有拉伸法（CZ）和浮游帶區域精煉法（FZ），CZ法一般使用石墨制品。利用CZ法生產時，將多晶硅塊料和添加元素（摻雜）裝入石英坩堝，再將石英坩堝置于高純石墨坩堝或C/C復合材料坩堝圖像傳感器內，并使其隨軸旋轉，在減壓條件下通入氬籽晶把持器氣的同時用石墨制的加熱器加熱至1500觀察口光學1600℃，使多晶硅塊料融化。同時與坩堝旋轉相反的方向從爐頂旋轉垂下細棒狀的籽晶（單晶），使其觸及多晶硅液面。

然后，使液面溫度保持在1420℃的條件下，向上緩慢提硅溶液拉籽晶，單晶硅也隨之逐漸生長。一直生長到按照15.24cm、20.32cm或30.48cm等規定的直徑后，保持其直徑繼續向上拉伸，生產1~1.5m長的單晶硅棒。這種CZ單晶爐的結構如圖2-6所示。其中使用炭素材料的部件有坩堝（石墨或C/C復合材料）、加熱器、電極、保溫筒（石墨或C/C復合材料）、籽晶夾，以及支撐軸、上下保溫蓋（石墨或C/C復合材料）防漏盤、螺釘（石墨或C/C復合材料）、熱反射板（石墨或SiC涂層材料）（圖中未注明）等。其他如保溫材料等也用炭纖維或炭氈制成，除了作為原料的多晶硅以外，大部分爐內部件為炭石墨制品。之所以如此大量使用炭石墨制品，就是因為炭素材料即使用于1600℃高溫強度也不會降低，碳與硅同屬第Ⅳ族，電性能為中性，可以制造金屬雜質在數ppm以下的高純品。此外，作為加熱器有導電性。