单晶硅生长原理及工艺

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1、第32卷第4期长春理工大学学报(自然科学版)VO1．32No．42009年l2月JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEditionJDec．2009单晶硅生长原理及工艺刘立新，罗平，李春，林海，张学建，张莹(1．长春理工大学材料科学与工程学院，长春130022；2．吉林建筑工程学院，长春130021)摘要：介绍了直拉法生长单晶硅的基本原理及工艺条件。通过控制不同的工艺参数(晶体转速：2．5、10、20rpm；坩埚转速：一1．25、一5、一lO)，成功生长出了三根~150x1000

2、mm优质单晶硅棒。分别对这三种单晶硅样品进行了电阻率、氧含量、碳含量、少子寿命测试，结果表明，当晶体转速为10rpm，坩埚转速为-5rpm，所生长出的单晶硅质量最佳。最后分析了氧杂质和碳杂质的引入机制及减少杂质的措施。关键词：单晶硅；直拉法生长；性能测试；氧杂质；碳杂质中图分类号：0782文献标识码：A文章编号：1672—9870(2009)04—0569—05GrowthPrincipleandTechniqueofSingleCrystalSiliconLIULixin，LUOPing’，LIChun，L1NHai，ZHANGXuejian。一，zHANGYing(1

3、．ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130022；2．JilinArchitecturalandcivilEngineeringinstitute，Changchun130021)Abstract：ThispaperintroducesthebasicprincipleandprocessconditionsofsinglecrysmlsilicongrowthbyCzmethod．Throughcontrollingdifferentprocessparameters(crystalrotationsp

4、eed：2．5，10，20rpm；cruciblerotationspeed：·1．25，一5，一10)，threehighqualitysinglecrystalsiliconrodswiththesizeof~150x1000mmweregrownsuccessfully．Perform·ancemeasurementsofthreesinglecrystalsiliconsampleswereperformedincludingresistivity，oxygenandcarboncon-tent，minoritycarrierli~time，respectivel

5、y．Theresultsshowthatas—grownsinglecrystalsiliconhastheoptimalqualitywhencrystalrotationspeedis10rpm，andcruciblerotationspeedis一5rpm．Finally，theintroducingmechanismofoxygenandcarbonimpurities，andthewaytoreducetheimpuritieswerediscussed．Keywords：singlecrystalsilicon；growthbyCzmethod；perform

6、ancemeasurements；oxygenimpurities；carbonimpurities单晶硅属于立方晶系，金刚石结构，是一种性最早被研究和应用的，至今它仍是太阳能电池的最能优良的半导体材料。自上世纪4O年代起开始使主要材料之一。单晶硅完整性好、纯度高、资源丰用多晶硅至今，硅材料的生长技术已趋于完善，并富、技术成熟、工作效率稳定、光电转换效率高、广泛的应用于红外光谱频率光学元件、红外及Y射使用寿命长，是制备太阳能电池的理想材料。因此线探测器、集成电路、太阳能电池等⋯。此外，硅备受世界各国研究者的重视和青睐，其市场占有率没有毒性，且它的原材料石英(siO：)构成

7、了大约60％为太阳能电池总份额中的40％左右。的地壳成分，其原料供给可得到充分保障。硅材料随着对单晶硅太阳能电池需求的不断增加，单的优点及用途决定了它是目前最重要、产量最大、晶硅市场竞争日趋激烈，要在这单晶硅市场上占据发展最快、用途最广泛的一种半导体材料]。重要地位，应在以下两个方面实现突破，一是不断到目前为止，太阳能光电工业基本上是建立在降低成本。为此，必须扩大晶体直径，加大投料硅材料基础之上的，世界上绝大部分的太阳能光电量，并且提高拉速。二是提高光电转换效率。为器件是用单晶硅制造的。其中单晶硅太阳能电池是此，要在晶体生长工