铸锭横截面晶体形貌如图 3.2所示，由图可知铸锭的晶体形貌可以分成柱状晶和不规则晶粒两部分，柱状晶分布在铸锭中间位置，不规则晶粒分布在铸锭顶部和底部。整个铸锭的晶体形貌分界线比较平直明显，图中红色边框是侧长晶区域，在壁旁边约50mm 范围内，虽然也是柱状晶，但是和生长方向约有 30度的倾斜。根据铸锭中的不同品体形貌的生长方向可以推测出不同晶体生长过程中的固液界面的形状。在整个铸锭的凝固过程中，固液界面都可以看成平直的平面，但是随着柱状晶粒和非规则晶粒的形貌的变化，微观上的固液界面结构会发生变化。

异质形核的晶粒并没有持续生长成为柱状晶粒，而是开始了不规则晶粒生长阶段。不规则晶粒生长方向和晶粒大小尺寸不一致，其固液界面会沿着晶界分布，有大量的凹槽，随着晶粒生长，其固液界面形貌随之变化不稳定。当凝固高度达到60mm时，不规则晶粒停止生长，开始了柱状晶粒生长阶段。不规则晶粒出现择优取向，形成柱状晶粒，凝固过程中硅原子规则排列在点阵中，固液界面可以看成是一个平面，少量晶界的存在导致在平直的固液界面上形成凹槽，随着晶粒的生长，固液界面稳定的向上移动。当凝固高度达到 150 mm 时，晶粒的驱动力降低不能够推动柱状晶生长，从而变成不规则晶粒，固液界面开始发生变化，具有不稳定性。

多晶硅中的晶粒形貌与其电阻率之间存在对应关系，如图3.3(b)所示。孙世海论文指出铸锭的电阻率分布曲线可以推测多晶硅定向凝固过程中固液界面的形貌。在硅片电阻率分布图可以看出，中间柱状晶区域的电阻率值最大并且均匀一致，在0.07~0.09Ω·cm 范围内。在电阻率等值分布线中，只有0.06 Ω·cm和0.07 Ω·cm的等值线是横贯铸锭的，其他电阻率之间的分界线总是呈现封闭形状。根据电阻率的等值线初步判断柱状晶区域的晶体形貌是平直稳定的。

晶界会导致电阻率的上升，单纯考虑晶界对电阻率的影响，不规则晶粒区域的晶界数量远大于柱状晶区域的晶界数量，因此铸锭顶部和底部的电阻率应该最大，中间不规则晶粒电阻率最小。然而与该推论截然相反，在铸锭顶部的电阻率数值是最低的，其数值在 0.04 Ω·cm 以下，中间柱状区的电阻率数值最大，在0.06 Ω·cm~0.09 Ω·cm之间。

铸锭的杂质含量沿着定向凝固方向检测结果如表3.1所示。无论是主族杂质还是过渡族杂质，其都是在铸锭顶部的含量最高。

主族杂质的含量不受到晶粒形貌的影响，沿着铸锭生长方向逐渐增高，形成了杂质提纯区(铸锭高度为 0~215mm 范围内)和杂质富集区(铸锭高度为215~250mm 范围内)。提纯区多晶硅的B和Al杂质的含量最低值可达到0.14ppmw和0.12ppmw，在杂质富集区的B和Al的杂质含量分别高达0.32ppmw和4.60ppmw。

综上所述，多晶硅定向凝固过程中，过渡族杂质和主族杂质在不同的晶粒形貌生长过程中的杂质分布规律是不同的。过渡族金属杂质的含量并不是沿着铸锭生长方向逐渐增高形成杂质提纯区和富集区，而是在柱状晶粒区内含量最低，柱状晶粒区(铸锭高度为60~150mm范围内)Fe、Ti、Cu 和 Ni 杂质的最低含量值分别是 0.82ppmw、0.06ppmw、0.27ppmw和 0.64ppmw。