硅片材料制备和特性要求.docx
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硅片材料制备和特性要求
硅片材料制造技术
3.1硅材料制备
硅（Si）是地壳矿物中储量第二位的矿物元素，约为28%，总是与其他元素（特别是氧）以化合物的形式存在。
由于庞大的硅矿物储量，和现有的科学技术以及过去几十年建立起来的工业环境，使硅成为最容易得到的半导体材料，也是人类迄今研究最深，了解最清楚的物质。
3.1.1冶金硅
自然界中硅矿石（又叫做硅石）绝大多数以SiO2的形态（石英晶体或石英砂）存在。
开采出的硅矿石经过分选、脱除矿泥后就得到可供冶炼的硅矿石原料。
硅矿石经过冶炼还原便得到冶金硅，纯度可以达到99.5%以上。
冶炼的反应过程如下：
SiO2+2C→Si+2CO↑
（1）
冶炼使用冶金焦碳，冶炼过程中释放出CO，CO2，SiO等副产物，在通入空气的条件下，气体副产物为二氧化碳、水汽、二氧化硅、氮氧化物等。
固体副产物为富含二氧化硅的炉渣。
这种冶炼方法可以达到80%左右的产出率。
3.1.2硅材料提纯
冶金硅含有太多的杂质，还不能作为半导体材料应用。
半导体硅材料，又叫做电子级硅材料，纯度要求达到7个9以上（硅含量大于99.99999%），对影响非平衡少数载流子寿命的深能级杂质，以及碳、氧含量都有控制要求。
电子级硅材料通常使用西门子工艺（SiemensProcess）。
在这种工艺中，首先将冶金硅氢氯化成三氯氢硅（TCS，SiHCl3），分馏提纯后，再用氢气还原出电子级硅材料。
这种工艺的缺点是生产成本昂贵，产量低。
联合碳化物公司（UCC）在1970年代后期，开发出一种针对太阳电池制造用硅材料（太阳级硅材料）的流化床提纯工艺。
在UCC工艺中mg-Si在流化床反应堆中500°C，3.5MPa，有铜催化剂（2-4%）的条件下被氢化[1][2]。
反应式如下：
3SiCl4+Si+2H2 →← 4SiHCl3
（2）
同时还有许多平衡反应：
4SiHCl3 →← 2SiH2Cl2+2SiCl4（3）
6SiH2Cl2 →← 4SiHCl3+2SiH4（4）
这一步骤的产品为三氯氢硅和硅烷的混合物。
这些混合物经过后续分馏工艺进行分离，得到高纯的硅烷。
在每个分馏步骤中，剩余物被返回上一级分馏器中。
因为使用闭环系统，工艺制造过程中废气排放非常少。
排放的废气通过Ca（OH）2中和后生成CaCl2和SiO2[3]。
最后硅烷在流化床中裂解出太阳级硅和氢气。
氢气循环返回氢化反应器。
在这种工艺中，所有辅助材料来自于工艺过程中，只需要补充少量SiCl4和H2[3][4]。
这种工艺生产效率可以高达95%以上。
日本川崎钢铁公司和日本平板玻璃公司开发的另一种工艺是使用高纯度的硅石和焦碳原料直接用冶金方法制取太阳级硅材料[5]。
普通的硅矿石通过浮选和热盐酸处理后，得到纯度99.9%的硅石原料。
再用Na2CO2溶解杂质并将硅石转变成水玻璃，接下来的酸处理又将硅石沉淀出来，经过交替的酸洗和水洗后得到纯度99.999%以上的高纯硅石。
高纯度的焦碳也是通过盐酸处理的办法得到。
[18]美国国家可再生能源实验室（NationalRenewableEnergyLaboratory–NREL）和桑地亚国家实验室（SandiaNationalLaboratory–SNL）在1998年发动的共同研究计划中，采用了无氯工艺生产太阳级多晶硅材料。
这种工艺的生产原料为冶金级硅和无水乙醇。
这种工艺生产每千克多晶硅的能耗仅仅15to30kWh，与之相比，三氯硅烷还原法大约250kWh/kg。
硅（多晶硅和主要的副产品硅胶）的产率在80%到95%范围，而三氯硅烷工艺为6%to20%。
这种无氯多晶硅生产工艺的主要过程如下：
1．在有催化剂的条件下，金属硅与无水乙醇在280℃发生反应：
Si+3C2H5OH催化剂Si（OC2H5）3H+H2
2．同时发生的非平衡反应（即氧化反应和还原反应同时存在）还有三乙氧基硅烷在催化作用下生成硅烷和四乙氧基硅烷：
4Si（OC2H5）3H催化剂SiH4+3Si（OC2H5）4
3．水解四乙氧基硅烷可以分离出无水乙醇和高纯度SiO2或硅溶胶等二级产品；无水乙醇将返回第一阶段使用：
Si（OC2H5）4+2H2O__SiO2+4C2H5OH
4．硅烷在900℃左右分解还原出硅和氢气:
SiH4850～900℃_Si+2H2
太阳级硅的纯度要求不像电子级那样高。
硅烷使用一个简单的提纯工艺后用于还原多晶硅。
因此，可以使用低成本低能耗的流化床反应器替代著名的西门子工艺。
3.2单晶硅生长
工业上应用的单晶硅生长技术，包括切克劳斯基（Czochralski）生长法（CZ法），和区熔（Float—Zoning）生长法（FZ法）。
在光伏工业的应用中，FZ法有两大技术优点：
第一是更高纯度和更好的微缺陷控制使FZ硅可以获得相当高的少子寿命，有利于制造高效率的太阳电池。
另外是生长速率高，升温/降温时间短，同时不需要坩埚和其他热场消耗部件，具有相当的经济优势。
其主要技术缺点是需要用均匀无裂纹的多晶棒材料。
现在FZ硅一般用于高效率太阳电池的制造，而CZ硅则用于大规模、低成本的太阳电池生产。
本节讨论单晶硅的克劳斯基（Czochralski）生长法。
图3.区熔法生长单晶硅原理示意图[6]图4.区熔法生长单晶硅照片[6]
图5.CZ法生长单晶硅原理示意图[6]图6.CZ法生长单晶硅照片
3.2.1单晶炉[7]
CZ法生长单晶的设备叫做单晶炉，根据熔硅加热方式的不同，分为射频感应加热式和石墨电阻加热式。
射频感应加热式只适应于小直径单晶，在工业上很少使用。
工业生产上普遍使用石墨电阻加热式单晶炉。
这种炉子的结构原理可以按照功能分为炉腔、提拉机构、气氛控制、电气和电子控制等4个部分。
下面顺序介绍。
1．炉腔
这部分包括炉壁及炉腔中的全部构件—坩埚、坩埚托、隔热衬（保温罩）等。
拉晶过程中熔融硅盛放于坩埚内，坩埚材料对单晶硅的质量有直接影响。
理想的坩埚材料应当满足如下要求：
（1）不与熔硅反应，也不溶解于熔硅，以免降低熔硅的纯度；
（2）在硅熔点（1420℃）附近的温度条件下具有较好的热稳定性和机械强度；
（3）价格便宜，加工方便。
但是现在还没有哪一种材料能同时满足这些要求，几乎所有的高温材料都能溶解于熔硅中，使单晶硅中掺入有害杂质。
因此，只有选择那些虽然也溶解于熔硅，但是对单晶硅性质影响不大的材料。
现在实用的坩埚都是用石英玻璃制成。
制作坩埚的石英应该具有尽可能高的纯度。
石英的成分是SiO2，因此直拉单晶硅中含氧较高。
氧在硅中的行为是很复杂的，它对单晶硅质量有利也有弊。
对于大直径单晶来说，坩埚尺寸是影响拉晶工艺的重要参数。
石英玻璃在1400℃以上是柔软的，不能单独承受熔硅的重量，需要一个与它相吻合的坩埚托，石墨具有优良的高温特性，是制作坩埚托和炉内其他高温构件的合适材料。
制作这些构件的石墨要具有很高的纯度，否则其中的杂质在高温下挥发出来将污染熔硅。
盛放坩埚托的平台与电极传动机构相连，使坩埚在晶体生长过程中能够旋转与升降。
石墨加热器通常加工成裂杯状或开槽的圆筒状，以增大电阻。
加热器外面的保温罩由石墨和石墨毡制作，既对高温区保温，又防止炉壁温度过高。
高温区构件的配置必须保证径向热场的对称性和纵向温度梯度的设计要求。
而炉体设计则许考虑密封和装卸操作的方便。
2．提拉机构
这一部分是执行晶体旋转和向上提拉的机构。
有两种方式：
丝杆传动和钢缆（或链条）传动。
丝杆传动的优点是籽晶容易与坩埚轴线对准，晶向不易偏离。
但是在工业生产中为了降低成本，每炉投料量大，单晶长度长，因此丝杆也必须长，结果使单晶炉变高，丝杆精度也不容易保证。
为了克服丝杆传动的上述缺点，现在的单晶炉大多采用纲缆或链条传动。
纲缆或链条可以盘在炉顶的鼓上，这样就有效地降低了单晶炉的高度，但是籽晶夹悬垂在钢缆下端极易摆动，因此采用钢缆传动机构的单晶炉对防振动要求更高。
图7.单晶炉结构示意图
3．气氛控制
拉晶过程必须在真空或高纯惰性气体中进行，以免熔硅和石墨在高温下氧化。
可供选择的惰性气体有氪或氩。
由于纯氩的价格比纯氪低得多，所以在工业上应用更普遍。
单晶炉按照气氛条件可以分为三种类型：
（1）真空
真空气氛系统的优点是可以有效地从系统中排出一氧化硅，减少一氧化硅在炉腔内的壁沉积。
缺点是对系统密封性要求比较严格；由于氧化物的挥发，容易使熔硅喷溅（硅跳）；杂质挥发严重，单晶电阻率及电阻率均匀性不易控制。
（2）常压氩气
常压气氛对系统密封性要求较低，但是氩气消耗量较大。
（3）减压氩气
是对上述两种气氛进行折中考虑以后选择的一种气氛条件。
4．电气和电子控制系统
这部分在拉晶过程中控制着晶体生长的基本工艺参数，如：
熔硅温度、晶体和坩埚的升降与旋转速度等，并通过调节这些参数，控制单晶直径的变化。
每台单晶炉的控制系统通常都具备开环和闭环两种控制方式。
响应速度快的参数，如坩埚和晶体的上升和旋转速度比较容易实现闭环控制。
由于熔硅的热容量较大，熔硅温度对加热功率变化的响应迟缓，因此采用开环控制方式比较合适。
另外，在拉晶过程中，引晶（下种）、收颈、放肩，以及拉晶过程结束前的收尾等工艺比较复杂，操作人员应当密切关注弯月面、棱线和晶体直径的变化，较多地干预过程的控制，而在收肩以后的等直径生长过程中，通常采用闭环自动控制。
控制系统的反馈信号来自红外温度传感器或摄像管获取的弯月面的温度和形状，这些信号经计算机处理后，再通过控制系统向执行机构的驱动源（伺服电极等）发出控制和调节信号，从而实现对有关工艺参数的控制。
3.2.2单晶生长对单晶炉热场的要求[7]
从熔硅中生长单晶硅的过程就是使液相硅逐渐转化为固相硅的相变过程。
使固相和液相在界面附近保持适当的温度梯度是保证晶体正常生长的首要条件。
图8.为固—液两相系统在两相界面附近温度分布的示意图。
图8.直拉单晶过程中固相和液相中的温度分布
流体力学理论指出，液相硅在界面附近存在一个边界层。
在边界层内质量传输靠原子扩散，热量传输靠传导。
边界层外的液相硅中质量和热量传输都靠液体的对流（热对流和强迫对流）。
这样，关于界面的一维热流连续性方程可以写为[8][9]
（5）
式中，Ls为结晶潜热；dm/dt为结晶的质量速率，即单位时间内完成的结晶相变的质量；（dT/dx）s为界面固相侧的温度梯度；（dT/dx）l为界面液相侧的温度梯度；ks为固相硅的热导率；kl为液相硅的热导率；A为界面面积，近似等于单晶截面积。
方程（5）等号左边表示单位时间在界面上释放的结晶潜热；右边第一项代表通过固体传导从界面流出的热流密度；右边第二项为熔硅通过边界层流向界面的热流密度。
从固相和液相界面流向晶体的热量可通过三个途径散失：
（1）沿生长轴向上通过籽晶传导损失的热量Qs；
（2）从晶体表面辐射损失的热量Qr；（3）从晶体表面由气体传导损失的热量。
相对而言，籽晶截面积很小，所以与Qr比较，Qs是很小的。
Qr和Qc都与单晶表面积成正比，因而也与单晶半径成正比。
因此
（6）
式中r为单晶半径，
为常数。
这样，（5）式可以写为
（7）
或
（8）
为硅晶体的密度；dx/dt为晶体拉速；C为常数。
在热场稳定的情况下，从熔硅传至界面的热量与界面发出的结晶潜热相比是很小的，因此，从（8）式可知，单晶直径将与晶体拉速成反比。
另一方面，如果调节加热功率，使（dT/dx）l发生变化，也可以改变单晶的直径。
在拉晶工艺中，调节拉速和加热功率是控制单晶直径的两种基本方法，并且常常将两者结合起来使用。
在拉晶过程中，随着熔硅液面的下降，固相和液相的界面在热场中的位置将逐渐下移，从而引起（dT/dx）l改变，这种现象是晶体的稳定生长所不允许的。
因此在拉晶过程进入等径生长阶段时，单晶炉自动控制系统应当控制坩埚上升，以便自动跟踪生长过程，使熔硅表面维持在热场中的稳定位置上。
坩埚跟踪速度V可以根据下面的公式计算：
（9）
式中v=dx/dt为晶体提拉速度；d和D分别为单晶和坩埚的直径。
对于等直径生长阶段来说，熔硅液面的最佳位置大约在石墨加热器顶部以下6.5～7.5cm附近。
从方程（5）还可以看出，当液相硅边界层中纵向温度梯度为零时晶体将以最快速度生长。
（10）
如果熔硅温度梯度为负值，则可能出现多晶生长，甚至在熔硅内部成核。
为了保证单晶硅晶体结构的完整性，熔硅必须处于纵向温度梯度为正的热场环境中。
在单晶炉的热场设计中，不仅要考虑纵向温度分布对于晶体稳定生长和直径控制的要求，还必须考虑热场横向温度分布要求。
横向热场必须满足的两个基本要求是：
（1）以熔硅为核心的高温区的保温，
（2）温度分布的径向对称性。
大直径均匀单晶的生长对热场径向对称性要求很高。
热场不对称引起的热扰动可能影响液流和边界层的稳定性，引起晶体周期性的回熔与再结晶，进而影响杂质的微分凝和旋涡状缺陷的形成。
3.2.3单晶硅中的杂质分布[7]
一、理想生长条件
首先讨论在以下理想生长条件下生长的单晶硅中杂质浓度的分布
（1）单晶生长很缓慢，因此可以近似认为单晶硅和熔硅在界面附近处于热平衡状态；
（2）熔硅处于强迫对流状态，因此边界层厚度很薄。
在这两点假设条件下可以认为熔硅中杂质分布是均匀的。
若熔硅的初始重量为WM，到某一时刻以经结晶的硅为W，残留在熔硅中的杂质为S，此时熔硅中的杂质浓度为
（11）
若Ns为结晶硅中的杂质浓度，则硅的重量元dW在结晶时从熔硅中带走的杂质应为
（12）
这样
（13）
式中
（14）
称为杂质的平衡分凝系数。
如果熔硅的初始杂质浓度为NM，则
（15）
对（15）式进行积分并结合考虑（11）式，可以得到单晶硅杂质浓度沿生长轴方向的分布为
（16）
图.是根据（16）式计算出的Ns/NM与W/WM之间的关系。
可见，平衡分凝系数越接近1的杂质，轴向浓度分布越均匀。
表.列出了某些杂质在硅中的平衡分凝系数。
除了氧之外，几乎所有杂质的平衡分凝系数都小于1。
在Ⅲ族和Ⅴ族元素杂质中，硼和磷的平衡分凝系数比较接近1，因此是常用的掺杂材料。
表.硅中杂质的平衡分凝系数
杂质
Al
B
Ga
As
P
Sb
O
C
Cu
k0
0.002
0.9
0.01
0.3
0.35
0.023
1.25
0.07
0.0004
二、实际生长条件
实际上，晶体生长不可能无限缓慢，熔硅搅拌也受到一定限制，因此熔硅在与单晶邻近的部分总存在一个边界层，如图.所示。
图10.边界层中的杂质分布
图中
和
分别为固相中的杂质浓度和界面熔硅一侧的杂质浓度；
为对流层外熔硅的杂质浓度；
为边界层厚度。
对流层中任意位置的杂质浓度率应当等于穿过该位置杂质流的散度。
则一维连续性方程为
（17）
式中N为边界层中杂质浓度；D为杂质在熔硅中的扩散系数；V是液面相对于坩埚的下降速度；
为哈密顿算符。
右边括号内第1项为扩散流，第2项为对应于熔硅液面下降的定向流，在一维情况下
（18）
其一般解为
（19）
式中A、B为积分常数，可以利用边界条件
（1）
时，
（2）
时，
根据边界层两侧的浓度
和
，分别定义两个分凝系数，即平衡分凝系数k0和有效分凝系数ke，它们的定义分别为
（20）
（21）
根据（19）式计算可以写出
（22）
与平衡条件下导出的（16）式相对应，在实际的非平衡条件下生长的单晶，其杂质分布应服从
（23）
所以，只要以ke代替k0，图.对实际单晶仍然实用。
根据以上讨论可以看出，对于硅或者其他任何材料，杂质的平衡分凝系数是杂质的特性参数，而有效分凝系数则不是。
（22）和（23）式指出，杂质的有效分凝系数和杂质在晶体中的分布不仅由平衡分凝系数决定，还与晶体生长速度有关。
到目前为止，总是将拉速作为单晶生长速度。
其实，拉速只是表观生长速度，实际生长速度并不总与拉速一致。
如果熔硅表面出现温度涨落，固—液界面的高度将相应地起伏。
如果单晶炉热场不对称，单晶在旋转时将周期性地出现高温—低温的变化。
在这些情况下，单晶的实际生长速度都会出现变化，进而引起晶体中杂质浓度的相应变化，这就是杂质的微分凝现象。
微分凝不仅在晶体表面或纵断面上形成与固—液相界面平行的条纹杂质状分布或在横断面上形成旋涡状杂质分布，而且还与晶体中大多数微缺陷的形成与分布有关。
3.2.4大直径单晶的拉制特点[7]
相对于小直径单晶而言，大直径单晶拉制在理论和技术上都存在一些问题，现在分别讨论如下：
一、熔硅热对流的稳定性[10]
熔硅中只要存在横向温差，就有热对流产生。
由于辐射加热的特点和坩埚在热场中的位置，熔硅热对流的实际流型如图.所示。
热对流的驱动力可以用无量纲的Grashof数NGr表示：
（24）
式中g为重力加速度，980cm/s2；
为熔硅的热膨胀系数，约为１.43×10-4/℃；
熔硅中最大横向温度差，单位为℃；R为坩埚半径，单位用cm；
为熔硅的粘滞系数，约为3×10-3cm2/s。
代入（23）式得：
（25）
NGr越小，热对流越稳定，通常希望NGr<105。
图11.熔硅中的热对流
若NGr较大，热对流将不稳定。
随着NGr的增大，液流先出现波动和起伏，继而改变流型，当NGr达到约109时，边界层也变得不稳定。
大直径单晶拉制需要大直径坩埚，坩埚增大使熔硅的横向温度差增大，因此大直径单晶拉制面临的第一个问题就是如何保持熔硅热对流的稳定性。
最常用的办法就是通过晶体旋转在熔硅中引入方向与热对流相反的强迫对流。
强迫对流的强弱由无量纲的Reynolds数NRe表示：
（26）
式中
为晶体旋转角速度；r为晶体半径；液流在热对流和强迫对流同时作用下的稳定性由比值由
的大小标志。
若
，表示强迫对流不能抑制热对流的扰动；若
，则表明强迫对流能够有效地控制边界层中的质量传输。
根据这一判断标准，并考虑（25）（26）两式，可以看出，为了效地抑制热对流的扰动，晶体转速应满足条件
（27）
如果保持R/r不变，则增大单晶直径将有助于液流的稳定。
二、一氧化硅挥发
在拉晶过程中，熔硅表面的自由面积为
（28）
式中D和d分别为坩埚和单晶的直径。
对大直径单晶来说，熔硅表面很大，因此SiO挥发严重。
另一方面，在单晶直径和坩埚直径较大的情况下，熔硅内部的热对流和熔硅表面氩气层流都难保持稳定，这些因素可能引起SiO一氧化硅挥发速率的波动。
由于热对流和强迫对流方向相反，他们对硅中氧含量的影响是不同的。
如果熔硅受热对流控制，则熔硅从坩埚边沿上升，经自由表面到达固—液界面下面。
由于SiO在自由表面挥发，所以到达固—液界面下面的熔硅含氧量较低；反之，熔硅受强迫对流控制，则熔硅从坩埚壁附近下降，然后从坩埚中心上升。
到达固—液界面的熔硅没有经过自由表面，所以含氧量较高。
综上所述，为了降低单晶硅的氧含量，熔硅处于热对流控制下比较有利；为了提高单晶硅中氧分布的均匀性，熔硅处于强迫对流控制比较有利。
三、籽晶的机械应力
大直径单晶的重量大，籽晶应力负荷也大。
而且由于单晶直径增大，不对称生长引起的扭力矩也增大，在这种情况下不得不用较粗的籽晶，因此籽晶中的位错延伸到晶锭中的可能性也相应增大。
3.2.5拉晶工艺[7]
一、弯月面[11][12]
在拉晶过程中，为了控制单晶直径，除了直接测量单晶直径的变化，还应监视固—液界面高度和弯月面形状的变化，并根据这些变化调节拉速和熔硅温度。
根据界面高度和弯月面形状变化调节工艺参数比较及时，是开环和闭环控制中普遍采用的方法。
固—液—气三相交汇处附近的熔硅弯月面如图12.所示。
图中r是单晶半径；h是弯月面的高度；
是弯月面的接触角，即它在交汇点的切线与晶体表面之间的夹角；
是晶体表面与垂直线之间的夹角。
时，
，这是晶体等直径生长的条件；对于沿<111>方向生长的单晶硅，
[13]。
若
，则晶体直径增大；若
，晶体直径将减小。
如果完月面形状变化使
趋近
，晶体将趋向稳态生长；反之，若弯月面形状变化使使
更加偏离
，则晶体外形也将不稳定。
描述弯月面的另一个参数是弯月面高度，它是固—液界面至熔硅自由表面的距离，因此又称固—液界面高度。
图12.熔硅弯月面
弯月面形状由描述三相系统能量的拉普拉斯方程决定。
弯月面高度h与接触角
及晶体直径d之间的近似关系为
（29）
式中
为拉普拉斯常数，
（30）
其中
为熔硅表面张力；
熔硅密度；
重力加速度。
稳定条件（
）下算出的弯月面形状与单晶半径的关系如图13.（a）所示。
图中实线为单晶表面和弯月面表面的轮廓线；虚线为弯月面高度与单晶半径r的关系。
图13（b）中画出了稳态和非稳态条件下弯月面高度与晶体半径r的关系。
如果工艺条件扰动使生长界面从A点上升至B点，则
，晶体直径将向
方向减小。
晶体直径减小使
进一步偏离
，这样又引起单晶直径进一步减小。
同样，如果生长界面从稳定状态降至C点，单晶直径将向
方向逐渐增大。
这一分析表明，直拉法生长单晶的过程存在固有的不稳定性。
但是实际生长单晶的过程比较缓慢，因此有足够的时间允许对生产过程实施人为的干预，即根据对弯月面形状的监视，适时地调节拉速或熔硅温度，这样就能达到控制单晶直径变化的目的。
在自动控制系统中弯月面形状通常用图像传感器或摄像机监视；肉眼观察弯月面则须依赖观察者的经验。
图14.所示为肉眼观察到的弯月面外形：
（a）图表示单晶正在等径生长（
）；（b）图表示单晶直径正在变细（
）；（c）图则表示单晶直径变粗的趋势（
）。
图14.单晶生长时熔硅弯月面的三种形状
二、拉晶操作
（1）准备工作
单晶硅的拉制是在高温、密封和低压的条件下进行的，工艺周期长，在拉晶过程中对设备、材料和工艺的更改受到限制，所以拉晶开始前的准备工作很重要。
拉晶前要选择适当的热场，对设备各部分的性能进行校验，严格检查所用气体和纯水的纯度，检查各种原材料是否符合要求。
下面分别对掺杂剂制备，以及籽晶、坩埚、多晶硅等准备工作进行讨论。
III族和V族元素的单质材料熔硅的性质差异大，而且使用量很小，因此不宜直接作为掺杂剂使用。
通常是先制备电阻率为10-3～10-4Ω·cm的重掺杂单晶，然后以重掺杂单晶作为掺杂剂使用。
掺杂剂用量可以通过下式计算：
（31）
式中Wd为掺杂剂重量；Ns为单晶头部的掺杂浓度；G为装料量；ke为杂质的有效分凝系数；Nd掺杂剂中的杂质浓度。
为了使单晶锭较大部分的电阻率符合使用要求，应将（31）式和（23）式结合起来考虑。
籽晶的质量是决定单晶质量的关键因素之一。
籽晶的作用是控制熔硅的核化和单晶的晶向。
籽晶中的位错有延伸到单晶锭的可能，因此籽晶应当从无位错单晶锭上切取，晶向偏离要小于0.1°，安装籽晶时要使籽晶与籽晶杆紧密吻合，固定牢靠，避免在拉晶过程中滑动。
掺杂剂晶体和籽晶在使用前都要用三氯乙烯清洗，再分别用HF和HNO3的1：
5和1：
2的混合酸腐蚀，以清除表面沾污。
多晶硅使用前应检查外观、电阻率、碳和氧的含量（≤1016/cm3）。
多晶硅的外观应呈银灰色，不允许存在夹层、发黑、氧化、指纹和沾污的痕迹。
一般情况下，多晶硅块料使用前还应用1：
5的HF：
HNO3混合液进行腐蚀，再用高纯水清洗，烘干后使用。
但是最好的方法是在多晶硅从沉积炉中取出后
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