1、帶硅材料第1頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)16分，星期三硅棒要經(jīng)過切片工藝得到硅片，一般硅片200500m，內(nèi)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(fèi)，線切割線寬度一般為180 m，也會有30%的硅材料被浪費(fèi)。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(shù)，包括邊緣限制薄膜帶硅生長技術(shù)、線牽引帶硅生長技術(shù)、枝網(wǎng)帶硅工藝、襯底上的帶硅生長技術(shù)和工藝粉末帶硅生長技術(shù)，闡述帶硅材料生長的基本技術(shù)問題，帶硅材料的晶界、位錯(cuò)和雜質(zhì)，以及氫鈍化和吸雜等內(nèi)容。第2頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)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(shù)：屬于垂直提拉生長技術(shù)優(yōu)點(diǎn)可以連續(xù)生產(chǎn)，制備長的帶硅材料實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)化效率14%圖 8.1第3頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)16分，星期三2 線牽引帶硅生長技術(shù)垂直提拉生長技術(shù)具有工藝簡單、可以連續(xù)加料、連續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，晶體材料可以高速生長。生長速度高達(dá)25mm/min。實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)化效率可達(dá)15.1%圖8.3第4頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)16分，星期三3 枝網(wǎng)帶硅工藝屬于垂直生長技術(shù)晶體生長速度慢，但是晶體質(zhì)量好，具有工藝簡單，可連續(xù)加料的有點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)化效率17.3%第5頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)16分，星期三

3、4 襯底上的帶硅生長技術(shù)水平生長工藝具有較高的拉制速率和產(chǎn)出率，制備的帶硅相對較厚，300mm左右。實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化效率低于12%，目前沒有商業(yè)化生產(chǎn)。第6頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)16分，星期三5 工藝粉末帶硅生長技術(shù)水平生長技術(shù)缺陷很多，效率只能達(dá)到13%左右，沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。第7頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)16分，星期三8.2帶硅材料生長的基本問題不論何種技術(shù)生長，對于帶硅材料而言，在晶體生長時(shí)都有三個(gè)基本問題：邊緣穩(wěn)定性，壓力控制和產(chǎn)率，這些問題不僅決定了材料的質(zhì)量，實(shí)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(shù)能真正應(yīng)用于實(shí)際。第8頁，共15頁，20

4、22年，5月20日，5點(diǎn)16分，星期三邊緣穩(wěn)定性：是指在晶體生長時(shí)，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(jìn)行限制。邊緣限制薄膜帶硅生長技術(shù)利用石墨模具限制的線牽引生長技術(shù)中使用抗高溫的線材料限制的枝網(wǎng)生長技術(shù)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(shí)現(xiàn)邊緣穩(wěn)定性的。第9頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)16分，星期三應(yīng)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(dǎo)致帶硅中殘留較大的應(yīng)力，最終導(dǎo)致帶硅中產(chǎn)生大量的缺陷，甚至產(chǎn)生帶硅的彎曲和破裂。為此，一般都設(shè)計(jì)了后加熱器，對晶體完成后的帶硅進(jìn)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(diǎn)16分，星期三產(chǎn)率：表8.1提高產(chǎn)率，必須提高拉制速度，但是拉制速度的提高使熱應(yīng)力增大，也會增加缺陷。另外，帶硅生長時(shí)彎曲固液界面的穩(wěn)定性需求進(jìn)一步限制了生長速度。第11頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)16分，星期三8.3 帶硅材料的缺陷和雜質(zhì)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(zhì)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(cuò)密度更高。SRG帶硅中，孿晶更多，高達(dá)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(diǎn)16分，星期三各種帶硅材料的位錯(cuò)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(yīng)力，導(dǎo)致與其他晶體硅材料相比，具有更多的位錯(cuò)。一般而言，在獨(dú)立的大晶粒之中以及緊密排列的孿晶中，位錯(cuò)密度很低，其他區(qū)域位錯(cuò)密度會相當(dāng)高。孿晶界可以起到阻礙位錯(cuò)移動的壁壘作用。研究表明在位錯(cuò)密度低的孿晶和大晶粒中，起始少數(shù)載流子壽命可高達(dá)1015s，而在高位錯(cuò)密度區(qū)域，起始少數(shù)載流子壽命抵達(dá)15 s.第13頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)16分，星期三帶硅材料的雜質(zhì)：帶硅材料中氧、碳雜質(zhì)濃度見表8.3由于帶硅生長過程是晶體連續(xù)生長，需不斷添加硅原料，使得坩堝中熔體的雜質(zhì)濃度不斷增加，導(dǎo)致硅中金屬雜質(zhì)的濃度增加。第14頁，共15頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)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(cuò)和晶界缺陷，還有較高濃度的