曾世铭，半导体材料技术专家，中国半导体硅单晶制备技术的主要开拓者之一。他在半导体原料制备及单晶生长技术、半导体级直拉硅单晶及区熔硅单晶和太阳电池级硅单晶的科研开发中取得突出成绩，多次获得国家级和部级科技进步奖。

从无到有，中国第一根硅单晶问世

 

1956-1957年，曾世铭从事半导体锗的原料制备和单晶拉制工作。1958年，他开始从事半导体硅的科研和开发，担任课题组长并参与单晶炉的设计工作。受到欧美等国技术封锁的中国，没有硅多晶原料，没有籽晶，也没有单晶炉，但是国家发展需要这种高科技材料，于是北京有色金属研究总院承担了攻关任务。1958年“十一”献礼，研制出了100公斤的四氯化硅锌还原的针状硅，设计和制造了单晶炉，使用从前苏联带回来的籽晶，和同事们昼夜奋战，仅用了一个多月的时间，就拉制出了我国的第一根硅单晶，解决了有无问题。

 

从零起步，细硅芯拉制工艺技术研究成功

 

将硅棒用机床切割，制作细硅芯的方法，制造过程速度慢、损耗大、长度短，不利于工业化。而德日两国对新技术的技术封锁，使我国必须在一无资料、二无设备的条件下，自力更生、艰苦奋斗，自主生产这一关键材料。1963年，曾世铭使用北京有色金属研究总院开发的高频基座拉晶炉，成功研究出细硅芯拉制工艺，解决了批量生产高纯硅多晶工业中氢还原工序必需的细硅芯材料问题。经过多次试验，终于成功开发出细硅芯拉制工艺技术，该技术在国内同行的欢迎下得到推广，至今已应用了四十余年，创造了巨大的经济效益。1964年时还利用该设备拉制出了我国的第一根基座硅单晶。

 

全心付出，支援国家三线建设

 

1966-1976年，曾世铭受北京有色金属研究总院委派，到洛阳单晶硅厂和总政2602工厂负责单晶生产的技术工作。洛阳单晶硅厂是我国第一个从日本全套引进的先进的硅材料厂，在曾世铭等技术人员的大力帮助下，该厂成为当时国内最大和最好的硅厂，支援了国内电子工业的发展。北京大学利用该厂生产的高质量硅单晶制作出了当时国内第一个1024位大规模集成电路。 

控氧降碳，电路级硅单晶的质量提高

 

1978年改革开放以后，我国集成电路的发展迫切需要高质量的硅单晶，由于硅单晶中氧的含量和分布引起硅片中二次缺陷的生成会降低器件的性能，因此，控制硅单晶中氧含量及如何利用氧沉淀的吸杂工艺来提高某些器件的质量变得尤为重要，但国内对这方面的研究还是一张白纸。曾世铭带领科研人员研究了拉晶的工艺参数、加热温度、炉内气压等条件对单晶氧含量的轴向和径向分布的影响以及不同器件对氧含量的要求，该研究论文在全国的专业会议上宣读，获得了广泛好评，其研究成果获得了部级二等奖。 

 

援助现场，单晶碳含量不再高

 

碳含量较高的单晶产品会成为废品，成都某工厂的单晶碳含量不合格，没有通过全国性的质量检测考核，使厂长十分紧张，亲自来北京有色金属研究总院求助。曾世铭和同事早已进行过硅单晶降低碳含量的实验工作，他们认为碳含量高的主要原因是单晶炉内热场的配置以及氩气的流量和流向不合理。经过现场援助，该工厂碳含量超标的问题得到及时解决。该项成果的科研论文在当年的全国半导体会议上宣读后，也指导国内其它工厂解决了单晶碳含量高的难题。

 

攻克难关，摸索单晶拉制工艺

 

80年代，国内的一些用户新引进了大型外延炉，急需直径要大于Φ3〞的重掺锑硅单晶，而当时市场仅能提供Φ2〞的。曾世铭带领研究生和工程师们克服种种困难，在国内率先成功研制出大直径的重掺锑和砷的硅单晶，并批量投入生产。同时测定了拉晶时锑的蒸发系数，从理论上指导了生产。该项科研成果获得了国家级科技进步奖。

 

身先士卒，开发重掺砷硅单晶的拉制工艺

 

研究开发阶段，大家十分恐惧砷中毒问题，思想有顾虑，不敢操作，更不愿擦炉。曾世铭一方面要求检测拉晶及擦炉时单晶炉附近的空气中氧化砷的含量，发现仅擦炉时的空气砷含量超标；另一方面采购可防煤气的呼吸器，用于擦炉。他以身作则多次抢着去擦炉，消除了大家的恐惧，带动了大家的工作积极性。1990年时，日本三濑先生购买的前苏联和德国的重掺砷单晶质量不能满足要求，希望北京有色金属研究总院能提供优质的直径Φ4〞的单晶，曾世铭带领工程师们日夜奋战，开发出了拉晶工艺，按时提供给日方约半吨的单晶产品，日方非常满意。 

志气高涨，挑战丹麦工程师的未完成任务

 

90年代初，北京有色金属研究总院从丹麦引进了FZ-14型区熔硅单晶炉，按合同要求除了要拉制Φ3〞的区熔单晶外，还要验收拉制Φ4〞的单晶。丹麦的工程师们接连拉了半个月都无法完成设备验收任务，被判罚了近五万美元。丹麦人走后，他带领工程师们设计了一个“三步曲”的区熔单晶拉制工艺，一次试拉就拉制出了Φ4〞的单晶，再连开3炉次共拉制了4根Φ4〞的单晶，掌握了拉制工艺。后来这类产品的中子幅照单晶还获得了1996年国家级科技进步奖。

 

国内领先，掺镓太阳电池级硅单晶技术获成功

 

进入21世纪，太阳能发电是解决节能减排的重要措施之一。2000-2001年曾世铭协助锦州阳光公司培训了大批拉制太阳能级硅单晶的工程师和操作工人。2008年受常州美晶太阳能材料有限公司的邀请解决其技术问题。为了解决太阳电池转换效率的光衰减率高的问题，无锡尚德电力公司与美晶公司合作，曾世铭经过文献检索和调研，提出采用掺镓代替掺硼来拉制P型硅单晶，避免单晶中的硼氧复合体产生，使太阳电池经强光照射后，也无法产生深能级杂质，降低电池的转换效率。在实验的三个月中，美晶公司掌握了掺镓工艺，拉制出数十根硅单晶，向尚德公司提供了十余万片的掺镓硅片，转换效率平均为17.5％， 光衰减率从原来掺硼单晶的3％以上，大幅降低到小于1％，效果令人瞩目。尚德公司于2008年8月向全国公开推广此技术，科研论文也于10月在常州举行的第十届中国太阳能光伏会议上发表。2010年11月在南京举行的第十一届中国太阳能光伏会议上发表了《某些“免洗”多晶硅需再酸洗之谜》的论文，解决了国内单晶生产行业中存在的成品率不稳定的难题。

 

兢兢业业，坚持不懈地努力工作

 

曾世铭在从事硅单晶材料的科研和开发工作的五十年实践中，一直处于第一线，自己查阅文献，收集资料，制定科研计划，带领研究生和工程师们做实验，亲自上炉拉单晶，关键时刻一上炉就干二三十个小时。2000年在锦州阳光公司拉晶，年近70岁的他还经常加班到凌晨。由于掌握了第一手材料，实践出真知，所以当碰到技术难题时，他能够得心应手地加以解决。除了带研究生外，1999年曾接受台湾中美矽晶公司邀请，赴台讲课和指导单晶技术。

                                          

个人简历

 

1933年7月19日  出生于江苏省徐州市；

1951-1955年  云南大学和昆明工学院冶金系学习并毕业；

1955-1980年  北京有色金属研究总院任技术员和课题组长；

1981-1987年  北京有色金属研究总院高级工程师；

1987-1996年  北京有色金属研究总院教授级高级工程师；

1991年  北京市政府专业顾问团顾问；

1996年  退休。

采编/李桓

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