300mm直拉單晶硅生長過程中熔體-坩堝邊界層的研究.pdf

1、在光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展的今天，大直徑化必將成為單晶硅未來生產(chǎn)的趨勢之一。目前，以大規(guī)模集成電路為代表的半導(dǎo)體設(shè)備變得愈加完善，這對于直拉單晶硅的生長技術(shù)提出了更高的要求。因此，在大直徑單晶硅的制備過程中，研究氧的引入機(jī)理和控制方法以及嚴(yán)格控制硅單晶里的氧濃度分布，對于提高單晶質(zhì)量具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此，基于理論突破和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需要，本文著重研究300mm大直徑直拉單晶硅生長過程中熔體內(nèi)熔體-坩堝邊界層的研究。
　　由于熔體-坩

2、堝邊界層不能直接測量，且試驗(yàn)成本過高，因此本文采用數(shù)值模擬的研究方法，采用專業(yè)晶體生長軟件CGSim，系統(tǒng)地分析了堝轉(zhuǎn)和氬氣流速對熔體-坩堝邊界層、坩堝壁附近對流強(qiáng)度的影響。首次利用“切線法”擬合出熔體-坩堝邊界層具體厚度及演變過程，并通過多組對比試驗(yàn)驗(yàn)證熔體-坩堝邊界層取值方法一“切線法”的準(zhǔn)確性。最后通過對晶體氧含量、晶體應(yīng)力、固液界面高度、主加熱器功率的結(jié)果分析，確定最佳工藝參數(shù)，得到以下結(jié)論:
　　(1)工藝參數(shù)的改變致使

3、熔體內(nèi)部對流強(qiáng)度和對流的種類發(fā)生改變，而熔體-坩堝邊界層厚度和坩堝壁附近對流強(qiáng)弱有直接關(guān)系。
　　(2)熔體-坩堝邊界層厚度較薄時(shí)，進(jìn)入熔體內(nèi)部的氧增多，引入晶棒內(nèi)部的氧雜質(zhì)也隨之增多，致使晶體氧含量高，不利于晶體質(zhì)量。所以熔體-坩堝邊界層越厚越佳。
　　(3)當(dāng)堝轉(zhuǎn)為11rpm、氬氣流速為0.9m/s時(shí)，晶體氧含量值較低，有益于生產(chǎn)高純度晶體;三相點(diǎn)處應(yīng)力值最低，有助于避免產(chǎn)生斷晶等缺陷;縱向溫度梯度最大，給予晶體充足的生