单晶拉棒断棱成因分析

1.拆装炉

a) 由于炉膛内壁打扫不干净，在拉晶的过程中挥发物被氩气吹入埚中随时会断棱，判断的依据是当有大颗粒杂质掉入埚内时会在单晶棒上留下痕迹。小颗粒挥发物掉入埚内时在单晶棒上不会留下痕迹，所以要打开副室或等到拆炉后检查炉膛内壁是否有不干净的痕迹， 一般四条棱线不一起断。

b) 重锤打扫不干净，在拉晶的过程中重锤上的挥发物被氩气吹入埚内随时会断棱， 一般四条棱线不一起断。

c) 石墨件打扫不干净。在拉晶的过程中石墨件上的挥发物或石墨粉被氩气吹入埚内随时会断线， 一般四条棱线不一起断 。

d) 在拉晶过程中由于清扫不干净、管道堵塞排气不畅、挥发物不能及时排出，形成小颗粒落入熔体中，导致断棱， 一般四条棱线不一起断。

2.拉晶工序

a) 引晶质量不好未完全消除位错，在放肩或等径350mm以内会断棱， 一般对角两条棱线先断。

b) 在等径过程中温度控制不好，或等径参数设置不好等因素会导致晶体断棱， 四条棱一起断。

c) 温度波动太厉害引起断棱， 一般是四条棱线一起断。

3.热场性能差

a) 熔硅温度的起伏和单晶生长速率的起伏，可以引起结晶界面上原子振动的变化，使原子排列偏离点阵，产生晶格畸变，形成位错， 一般是四条棱线一起断。

b) 生长系统的热场决定着单晶内部的温度梯度，如果单晶生长动力小，硅原子强烈的振动使生长界面附近产生位错，单晶内部如果径向温度梯度较大，单晶各微区的热膨胀率不同。晶体表面温度低，膨胀率小，中间温度高，膨胀率大。因此单晶表面受到扩张的应力，内部受到压缩应力，易生产位错， 一般是四条棱线一起断。

4.原料质量差会引起断棱

a) 硅多晶内杂质浓度过高，在拉晶过程中，石英坩埚四周容易爬硅。单晶等径困难， 一般是四条棱线一起断。

b) 硅多晶内杂质浓度过高，一般在单晶尾部易引起断棱， 四条棱线一般不一起断。

5.设备原因引起的断棱

a） 晶体在生长时，如果受到机械震动，产生机械应力，晶格的结点会发生畸变，生成新位错， 一般四条棱线一起断。

6.收尾断棱

a)温度波动太厉害引起断棱， 一般是四条棱线一起断。

b)原料内杂质浓度过高， 四条棱线一般不一起断。

7.共震引起的断棱

一般四条棱线一起断，震动厉害会使单晶棒晃断。

      对于复杂的生产过程来说，过程管控严重影响着/产能/品质/成本。想起漂亮师姐常说的一句话：硅棒生产过程，哪儿可能会出问题？哪儿就一定会出问题。

北京中光睿华产品总监温猛先生将参加第七届硅晶体生长技术交流会并做AI赋能单晶的技术交流报告，对智能拉晶边缘计算感兴趣的朋友可以关注本次会议。

第七届硅晶体生长技术交流会会议议程

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