重庆纽先科技（惠塔光电材料）

 

悬浮区熔法制备的单晶硅氧含量和杂质含量很低，经过多次区熔提炼，可得到低氧高阻的单晶硅。如果把这种单晶硅放入核反应堆，由中子嬗变掺杂法对这种单晶硅进行掺杂，那么杂质将分布得非常均匀。这种方法制备的单晶硅的电阻率非常高，特别适合制作电力电子器件。悬浮区熔法制备的单晶硅仅占有很小市场份额。

 

悬浮带熔法是在充满氩气的密封反应室中进行的，首先将一根长度大约为50到100厘米的多晶态硅棒垂直的放置在高温反应室里，加热线圈把硅棒的末端融化，然后把籽晶晶体熔入已经熔化的区域，熔体将会藉着熔融硅的表面张力而悬浮在籽晶与多晶棒之间，然后加热线圈缓慢向上升高而把熔融硅上方部分的多晶硅棒熔化。此时靠近籽晶的一端熔融硅开始凝固，形成与籽晶晶体相同的晶向。当加热线圈扫过整个硅棒后，便能使其转变成单晶硅的晶棒。

 

采用这种方法生长硅单晶时，熔区悬浮于多晶硅棒与下方生长出的单晶之间，故称为悬浮区熔法。由于在熔化和生长硅单晶过程中，不使用石英坩埚等容器，故又称为无坩埚区熔法。因为硅熔体密度小（2.3 g/cm）并有一定的表面张力，加上高频电磁场的托浮作用，所以熔区易保持稳定。

 

悬浮区熔法除了可用于上述的单晶硅制备外，还可用于提纯多晶硅。后者主要是利用硅中杂质的分凝效应和蒸发效应，获得高纯多晶硅。区熔可在保护气氛（氩、氢）中进行，也可在真空中进行，且可反复提纯（尤其在真空中蒸发速度更快），特别适用于制备高阻硅单晶和探测器级高纯硅单晶。此外，区熔法是检验多晶硅的纯度的手段之一。

 

区域的温度应略高于材料的熔点。在材料棒自上而下的移动过程中，被加热部分经历了熔化和结晶的过程，最终形成了一个单晶棒。在整个过程中，材料棒是架空的，不与任何容器接触，避免了坩祸对材料的污染，可以用于制备高纯度的晶体。这种方法特别适合于制备高熔点金属或氧化物的单晶体。在用于提纯时，常将上述过程重复数次，由于不同温度下，杂质在固体中的溶解度不同，可以使固体中的杂质汇集在棒的一端。

 

悬浮区熔法有两个主要的缺点，其一是熔体与晶体的界面复杂，所以很难得到无层错的晶体，其二是它的成本很高，因为它需要高纯度的多晶硅棒当做原始材料。