如何制备高纯度单晶硅：直拉法 VS 区熔法

单晶硅制备的方法主要有直拉法和区熔法两种。

1.直拉法 简称CZ法，又称切克劳斯基法。它是在一个直筒型的热系统中，用石墨电阻加热，将装在高纯石英坩埚中的多晶硅熔化；然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，再反向转动坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程，一支硅单晶体就生长出来了。制造过程中，要注意对杂质的控制。直拉法要用到石英坩埚，在熔料及单晶生长过程中，一直处于1400℃以上的高温下，熔硅和石英坩埚自然要发生化学反应，坩埚中的杂质也就进到单晶中去了，使得单晶硅纯度降低，当拉制电阻率大于50Ω·cm以上的单晶时，质量较难控制。如直拉炉加上磁场，可控制杂质，可将电阻率提高到80Ω·cm以上。拉制可达到ϕ457mm（18in），装料量达到500kg。(www.xing528.com)

2.区熔法 又称Fz法，即悬浮区熔法。区熔法分为水平区熔法和立式悬浮区熔法两种。如果需要生长高纯度的硅单晶，选择区熔法提炼。区熔法生长技术的基本特点是：样品的熔化部分是完全由固体部分支撑的，不需要坩埚。区熔法是将柱状的高纯多晶材料固定于卡盘上，一个金属线圈套在柱状的高纯多晶材料上，沿多晶长度方向缓慢移动；在金属线圈中通过高功率的射频电流，射频功率产生的电磁场将在多晶柱中引起涡流，产生焦耳热；通过调整线圈功率，可以使得多晶柱紧邻线圈的部分熔化，线圈移过后，熔料结晶为单晶。另一种使晶柱局部熔化的方法是使用聚焦电子束。整个区熔生长装置可置于真空系统中，或者有保护气氛的封闭腔室内。