PDF《多晶硅的真空感应熔炼及定向凝固研究》

2 0 m i n , 采用 M E F 一 3高 温金相显微镜观察显微组织 , 样 品取样后使 用Optima2000DV电感耦合等离子发射光谱仪进行纯度分析 .

2 试验 结果及 分析

2 .

1 金相 显微 组织 定 向凝 固样 品的金相显微组 织见图

2 .铸造多晶 硅 中存在大量的晶界, 洁净的晶界不是 电活性的 , 对少 数载流子寿命并无影响或者只有微小的影响 , 但是杂质 易于在晶界处偏聚或沉淀, 此时晶界将具有 电活性 , 会 显著降低少数载流子寿命 , 晶界越多影响越大.但是有 研究表明 , 如果晶界垂直于器 件的表面 , 晶界对材料的 电学性 能几 乎没 有影 响.由图 2可看出.经过 定 向凝 收稿 日期 :

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0 9 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目(

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5 5 ) 第一作者简 介: 吴亚萍 , 女,1982年 出生 , 硕士研究生 , 大连理工大学材料科学 与工程学院 , E - ma i l : w u y a p i n g

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6 3 . c o r n 通讯作者 : 李廷举 , 男,教授 , 大连理工大学材料科学 与工程学院 , 大连 (

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2 3) , 电话 : o

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2 维普资讯 http://www.cqvip.com 多晶硅 的真空感应熔炼 及定向凝 固研究 吴亚 萍等 固处理后 . 长成 了大 晶粒柱 状晶大晶粒 使得 晶界减 少, 柱状晶有利于后续处理切片时使晶界垂直于硅片表 面, 减少晶界对材料电学性能的影响 图2定向凝 固样 品 的全 相 显擞 组织2.2电感耦合等 离子 发射光谱分 析 将试样取样后进 行电感耦合 等离子发射 光谱 分析 成分, 各杂质含量 见表 I . 表1不同试样 的杂质含量 % 样品 " j p ^ I ca n C u 匣始样

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0 2辨0I85780197570055730.0101

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7 定 向凝固试样 0( 啪帅0嘶t

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3 6 试验分析结果表明, 经过真空感应熔炼及定 向凝固 之后 , 工业硅 的纯度 由9

9 .

5 0 %提高到

9 9 .

8 6 %.

2 .

2 .

1 真 空熔 炼对去除磷杂质 的影响 多杂质的粗金属或 多元素合金 . 在温 度升高后 , 蒸 气压大的元素先挥发 , 留下蒸气 压小的元 素,这就是真 空提纯的依据 .蒸气压(P)相差越 大,提纯的效 果越 好 .在一定温 度下 , 磷和 硅的蒸气 压(P)相差 很大( 见表2) , . 表2磷和 硅的蒸气 压比 由表 2数据可知 , 磷和硅 的蒸气压 相差很大 , 在Si没有熔化 的阶段 , 就开 始有磷 蒸发 出来 被真空 装置带 走, 在硅完全熔 化保 温期间, 两者依然相差很大 , 所以可 以在硅蒸 发损 失很小 的条件下 , 很 好地去 除其中的磷杂 质.在l823K时 , 磷以 单原 子和双原子 形式蒸 发,其蒸发速率分别 为: o ・ √ 等㈩=4.37*10.(2)式中, 为蒸 发速率 ;

P为蒸气 压;

为原子量 ;

T为蒸发 温度.式(

1 )、 式( 2) 也口 】 以写 成: = . (

3 ) = K 2・( ' ) (

4 ) 式中, 为磷 的质量分数 、 为熔硅 表面磷的蒸 发速 率 常数 ;

P 为Si的 密度1823K时 , =4.

5 5*

1 0 m/s. 2=2.

56 x

1 0 t ¨ / s . 若忽略硅 的蒸 发损失 , 则坐:一 ( . + ) (

5 d t L … . ' = 整理并积分得 : e x p 一+(:+ )' ( l f ) 式中, A、 V 分别为熔硅 的表 面积 和体积 ;

为工 业硅 中 的磷含量 由式(

6 ) 计算 可得 , I