單晶硅中氧和碳的分布及控制方法.pdf

1、單晶硅片是用于太陽能電池的優(yōu)良半導體材料，太陽能電池的轉化效率與硅片中的雜質有很大關系，從多晶硅原料到單晶硅錠再到單晶硅片，最后再從單晶硅片經過一系列加工最終被制成太陽能電池，其雜質的含量也發(fā)生了一系列變化。本文首先在了解單晶硅生產工藝和原理的基礎上，分別確定單晶硅中氧、碳雜質在軸向和徑向的分布規(guī)律，進一步分析其分布規(guī)律產生的原因及各項影響因素，接下來通過試驗的方法達到改善氧、碳分布均勻性及控制其含量的目的。從兩個方面進行實驗:一個是改

2、變生產設備的設計，如單晶爐內的氬氣走向、熱場尺寸及所用器件的材料等幾個條件;另一個是工藝參數的改變，如氬氣流量、投料量、晶體旋轉速度和坩堝旋轉速度。
　　實驗結果表明:
　　(1)單晶爐氬氣走向設計采用上走氣能有效的帶走揮發(fā)的SiO、CO等雜質，使氧含量減小2×1017atoms/cm3，碳含量減少0.3×1017atoms/cm3;
　　(2)小尺寸熱系統(tǒng)的溫度分布有助于晶體的生長，氧含量平均降低到9×1017ato

3、ms/cm3，碳含量并沒有明顯變化;
　　(3)坩堝器件應采用高質量高純度材料，以減少單晶中雜質的融入，但在實際生產過程中還需考慮綜合成本;
　　(4)采用40L/min的氬氣流量，，其碳含量均明顯低于流量為35L/min，氧含量反而略有上升;
　　(5)投料量為75kg或60kg，碳氧含量的變化并不明顯;
　　(6)晶體旋轉速度相同提高坩堝旋轉速度時(坩堝旋轉速度由5rpm上升至7.5rpm)，頭部氧含量有略微

4、下降，尾部碳含量有所上升，并且數值很不穩(wěn)定出現(xiàn)嚴重不合格產品;而當晶體旋轉速度和坩堝旋轉速度均提高，即由10/5rpm調整至12/5 rpm時，碳氧含量均無明顯變化。
　　然后根據上述實驗數據，結合實際生產條件對熱系統(tǒng)進行改造，減小加熱器尺寸，增大了熔體的縱向溫度梯度，熔體熱對流程度減小;將Ar流向下走氣改為上走氣，減小了揮發(fā)物的融入，在改進型熱系統(tǒng)中生長的單晶硅，頭部氧含量控制在10×1017atoms/cm3以下，尾部碳含量控