直拉單晶硅磁場(chǎng)生長(zhǎng)工藝及氧的摻入機(jī)理研究.pdf

1、單晶硅廣泛用于光伏發(fā)電系統(tǒng)和微電子領(lǐng)域，隨著行業(yè)的快速發(fā)展，單晶硅朝著大直徑、高品質(zhì)、低成本的方向發(fā)展。對(duì)于生產(chǎn)大直徑單晶硅，坩堝的直徑和投料量勢(shì)必加大，熔體內(nèi)對(duì)流變得更加劇烈復(fù)雜而難以控制，而磁場(chǎng)拉晶技術(shù)對(duì)控制劇烈復(fù)雜的對(duì)流更具有優(yōu)勢(shì)。為此本文首先研究了勾型磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)，確定最佳磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。在最佳磁場(chǎng)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究晶轉(zhuǎn)、堝轉(zhuǎn)、拉速等工藝參數(shù)對(duì)晶體品質(zhì)的影響。另外對(duì)于提高晶體的品質(zhì)，晶體內(nèi)氧含量是重要參量之一，而氧雜質(zhì)主要來(lái)源于坩堝壁的

2、受熱分解，隨后被輸運(yùn)至固液界面處再分凝至晶體內(nèi)，而邊界層是氧分凝的重要場(chǎng)所。為此本文進(jìn)一步求解出邊界層厚度的解析解，以邊界層厚度在固液界面的分布形勢(shì)研究氧的摻入機(jī)理，同時(shí)這也是本論文的創(chuàng)新點(diǎn)。
　　本文模擬實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果如下:
　　(1)隨著上下線圈間距(H)增大，晶體下方強(qiáng)迫對(duì)流強(qiáng)度增加，固液界面的中心撓度逐漸變大。當(dāng)H較大時(shí)氧邊界層厚度在固液界面分布較為均勻，利于氧在固液界面的均勻分布。隨著磁場(chǎng)比(MR)的減小，洛倫茲力對(duì)

3、熔體抑制作用變強(qiáng)，熔體內(nèi)對(duì)流強(qiáng)度逐漸減小;當(dāng)磁場(chǎng)比在1附近時(shí)，氧邊界層厚度在固液界面分布較為均勻。
　　(2)隨著晶轉(zhuǎn)數(shù)的增大，熔體內(nèi)對(duì)流強(qiáng)度逐漸增大，固液界面中心撓度逐漸增大;當(dāng)晶轉(zhuǎn)數(shù)為6rpm、8rpm、12rpm時(shí)，氧邊界層厚度在固液界面分布較為均勻。隨著堝轉(zhuǎn)值增大，坩堝壁溫度逐漸升高;固液界面中心處撓度值逐漸降低，氧邊界層厚度與堝轉(zhuǎn)數(shù)成正比例關(guān)系。
　　(3)隨著拉速值增大，坩堝壁的溫度逐漸降低，固液界面形狀由凸型轉(zhuǎn)