定向凝固保温温度对多晶硅定向凝固晶体质量的影响

王毅博^1,2,3，谢广杰^1,2,3，杨玺^1,2,3，吕国强^1,2,3,4，鲍雨^1,2,3，肖庭^1,2,3，雷云^1,2,3,4，马文会^1,2,3,4

1. 昆明理工大学冶金与能源工程学院2. 昆明复杂有色金属资源清洁利用省部共建国家重点实验室3. 真空冶金国家工程实验室4. 云南省高校硅冶金硅材料工程技术研究中心

摘 要：采用3303#工业硅进行多晶硅真空定向凝固实验,通过实验和数值模拟结合研究了保温温度对多晶硅真空定向凝固过程中铸锭内部的晶体生长取向、杂质去除效果及杂质分布形态的影响。研究表明:下拉速度10μm/s、保温时间0.5h、保温温度1730K条件下形成的多晶硅铸锭内部晶体生长取向、除杂效果、杂质分布形态及各项指标最优;当保温温度≥1760K时,凝固过程中的固态硅料发生重熔,硅锭内部热应力的释放能力减弱,致使晶体内部缺陷明显增加;重熔也会造成最终凝固完成后铸锭内部开裂,固液界面凹凸不平,严重影响大尺寸柱状晶的形成及杂质的去除效果。而保温温度过低会导致挥发性杂质的扩散能力减弱,严重削弱多晶硅铸锭的性能及定向凝固除杂效果。

关键词：多晶硅;真空定向凝固;实验研究;保温温度;数值模拟;