直拉单晶硅中氧杂质的来源
时间：2025-03-27 发布人：admin 点击数：0
在直拉单晶硅晶体内部，氧与碳是单晶硅内部最主要的杂质元素。其中氧的来源主要包括两部分，第一部分是多晶硅料里面本身存在的氧杂质，第二部分是在石英坩埚会与高温熔体反应，使得氧进入熔体，最后在固液界面结晶，进入晶体内部。晶体生长炉碳氧杂质输运主要分为以下四个过程。下面，我们将介绍发生这四种过程的壁面的边界条件以及求解氧浓度控制方程所需要的壁面边界条件。石英坩埚在高温下会发生溶解，会使得氧通过熔体的对流与扩散传质至熔体的其他区域。在熔体与坩埚交界面上，氧原子浓度满足定量边界条件。其中，T 代表温度/K，𝐶𝑜代表氧原子的体积浓度/atom cm-3。扬州晶格半导体-提供超大尺寸柱状多晶硅、单晶硅材料，并可定制加工各类硅部件、硅锭、硅棒、硅环、硅管、硅籽晶、硅托盘、硅异形件。17826693981在熔体与氩气交界面即自由界面，会发生蒸发与溶解两种化学反应，分别是一氧化硅气体的蒸发与一氧化碳气体的溶解。这两者化学反应共涉及四种原子或分子，即熔体中的氧原子，碳原子，氩气中的一氧化硅分子，一氧化碳分子。故需要四种平衡方程才可以对该过程进行模型构建，其中包括两种反应平衡方程，两种反应原子守恒方程：在高温石墨壁面上，一氧化硅与高温石墨反应生成碳化硅与一氧化碳，故而在该壁面存在两种分子，即一氧化碳与一氧化硅分子。同样，需要两个方程才能求解两种分子的浓度，其分别是反应平衡方程式、原子守恒方程式。由于氧原子在晶体与熔体中的溶解度不同，因此在固液界面会发生偏析效应，即在熔体与晶体的结晶前沿，由于晶体中的氧原子溶解度小，会使得解结晶过程中，晶体析出多余的氧原子在界面前沿。而主要的未知量为氧原子的浓度，故只需要一个反应平衡方程即可求解氧原子浓度，碳原子同理。
