大晶粒多晶硅铸锭生长的热场设计与模拟

为了生长大晶粒的多晶硅铸锭,晶体从形核到后续生长的热场环境控制至关重要。本文首先在侧加热器与散热块之间加一可移动的隔热环。通过向上移动隔热环,并在底部喷射氩气冷却,对生长工艺进行优化控制。然后利用数值模拟,对改进后的生长界面形状、晶体和熔体中的等温线、晶体和熔体的轴向温度分布以及冷却量对生长环境的影响进行分析。模拟结果表明:冷却速率的最佳值在5～15 W/m2之间,且优化后的晶体和熔体中等温线更平坦,晶体轴向温度梯度增大约1.72 K/cm,从而可有效地避免侧壁形核,促进大晶粒的生长,同时提高了生长速率。

泡生法蓝宝石不同生长阶段热应力的数值模拟研究

利用计算机模拟对泡生法蓝宝石单晶各生长阶段的热应力进行了分析,发现晶体中最大热应力位于籽晶与新生晶体交界处或靠近固液界面的晶体边缘,其次位于晶体肩部。在此基础上,针对某一生长阶段讨论了加热器位置和坩埚形状对晶体中热应力分布的影响。结果表明:固液界面处的热应力随着加热器轴向中点与熔体轴向中点的距离L的增加先减后增,当L为190mm时,晶体中热应力最小;随着坩埚底部倒角半径的增加,固液界面处热应力呈上升的趋势。

定拉速生长对Φ300 mm直拉硅单晶生长影响分析

作为集成电路制备的衬底材料,对硅单晶的均匀性以及微缺陷的尺寸、密度要求极高。传统直拉法生长硅单晶过程中,通过拉速变化控制晶体直径,因此拉速始终处于波动状态。恒定拉速对晶体均匀性及缺陷密度、尺寸的影响研究较少。本研究实现了在35±0.7 mm/h的拉速范围内生长出直径300 mm硅单晶,对晶体片间和片内电阻率分布以及FPD缺陷分布进行了检测,结果显示,在更小拉速波动阶段,晶体的电阻率均匀性得到改善,FPD缺陷密度降低。

大直径<110>晶向直拉硅单晶的热场设计及工艺优化

目前所应用于各类半导体光电器件和高效太阳能电池的直拉硅单晶多为<111>及<100>晶向，但是特殊晶向的<110>硅单晶可制备出光电转换效率更高、材料成本更低的太阳能电池，但这种特殊晶向硅材料的制备存在着较大的困难，本文通过数值模拟与实际试验相结合进行热系统设计及工艺的优化，开发出一套热场分布合理、工艺稳定的适合<110>直拉硅单晶生长的热场结构及工艺。