1、帶硅材料第1頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三硅棒要經過切片工藝得到硅片，一般硅片200500m，內圓切割所用的刀片的厚度為250300m，所以有近50%的硅材料被浪費，線切割線寬度一般為180 m，也會有30%的硅材料被浪費。所以人們考慮直接生長帶狀硅，省去切片過程，降低成本。本章主要介紹多種帶硅的生長技術，包括邊緣限制薄膜帶硅生長技術、線牽引帶硅生長技術、枝網帶硅工藝、襯底上的帶硅生長技術和工藝粉末帶硅生長技術，闡述帶硅材料生長的基本技術問題，帶硅材料的晶界、位錯和雜質，以及氫鈍化和吸雜等內容。第2頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三8.1帶硅材料

2、的制備1 邊緣限制薄膜帶硅生長技術：屬于垂直提拉生長技術優點可以連續生產，制備長的帶硅材料實驗室最高轉化效率14%圖 8.1第3頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三2 線牽引帶硅生長技術垂直提拉生長技術具有工藝簡單、可以連續加料、連續生產的優點，晶體材料可以高速生長。生長速度高達25mm/min。實驗室最高轉化效率可達15.1%圖8.3第4頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三3 枝網帶硅工藝屬于垂直生長技術晶體生長速度慢，但是晶體質量好，具有工藝簡單，可連續加料的有點實驗室最高轉化效率17.3%第5頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三

3、4 襯底上的帶硅生長技術水平生長工藝具有較高的拉制速率和產出率，制備的帶硅相對較厚，300mm左右。實驗室轉化效率低于12%，目前沒有商業化生產。第6頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三5 工藝粉末帶硅生長技術水平生長技術缺陷很多，效率只能達到13%左右，沒有實現工業應用。第7頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三8.2帶硅材料生長的基本問題不論何種技術生長，對于帶硅材料而言，在晶體生長時都有三個基本問題：邊緣穩定性，壓力控制和產率，這些問題不僅決定了材料的質量，實際還決定了材料的相對成本，最終決定了哪種晶體生長技術能真正應用于實際。第8頁，共15頁，20

4、22年，5月20日，5點16分，星期三邊緣穩定性：是指在晶體生長時，帶硅邊緣需要約束，以便生長出寬度一致的帶硅，所以要對邊緣進行限制。邊緣限制薄膜帶硅生長技術利用石墨模具限制的線牽引生長技術中使用抗高溫的線材料限制的枝網生長技術中利用枝晶沿帶硅邊緣的生長造成硅熔體在邊緣的過冷而實現邊緣穩定性的。第9頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三應力控制是指在一定得生長速率下，帶硅必須在固液界面保持一定的冷卻溫度梯度，因此，帶硅的冷卻速率都很高，導致帶硅中殘留較大的應力，最終導致帶硅中產生大量的缺陷，甚至產生帶硅的彎曲和破裂。為此，一般都設計了后加熱器，對晶體完成后的帶硅進行后加熱處理

5、，以免帶硅降溫過快。第10頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三產率：表8.1提高產率，必須提高拉制速度，但是拉制速度的提高使熱應力增大，也會增加缺陷。另外，帶硅生長時彎曲固液界面的穩定性需求進一步限制了生長速度。第11頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三8.3 帶硅材料的缺陷和雜質帶硅材料是多晶材料，與鑄造多晶硅一樣，晶界是影響帶硅材料質量的主要因素之一。EFG和SRG帶硅中有許多孿晶界和一些大角度的晶粒晶界。多是(111)面孿晶EFG帶硅中具有更多的大角度晶界，位錯密度更高。SRG帶硅中，孿晶更多，高達80%的表面可以被孿晶覆蓋。DWG的多晶程度最低，

6、更接近于單晶，晶界影響最小。第12頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三各種帶硅材料的位錯密度見表8.2由于帶硅材料的冷卻速率很高，在晶體中存在一定的應力，導致與其他晶體硅材料相比，具有更多的位錯。一般而言，在獨立的大晶粒之中以及緊密排列的孿晶中，位錯密度很低，其他區域位錯密度會相當高。孿晶界可以起到阻礙位錯移動的壁壘作用。研究表明在位錯密度低的孿晶和大晶粒中，起始少數載流子壽命可高達1015s，而在高位錯密度區域，起始少數載流子壽命抵達15 s.第13頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三帶硅材料的雜質：帶硅材料中氧、碳雜質濃度見表8.3由于帶硅生長過程是晶體連續生長，需不斷添加硅原料，使得坩堝中熔體的雜質濃度不斷增加，導致硅中金屬雜質的濃度增加。第14頁，共15頁，2022年，5月20日，5點16分，星期三8.4 帶硅材料的氫鈍化和吸雜由于帶硅中含有大量的位錯和晶界缺陷，還有較高濃度的