Распределение примесей в мультикристаллическом кремнии, выращенном из UMG-кремния методом Бриджмена

В последние годы в технологии фотоэлектрических преобразователей на основемультикристаллического кремния (mc-Si) существенной альтернативой стало использование n-типапроводимости в качестве материала исходной подложки наряду с традиционным р-типом. Показано,что в слитках n типа высокие значения времени жизни неравновесных носителей заряда (вплоть до 1мс) обусловлены не столько фундаментальным отличием электронов от дырок, сколько отсутствиемглубоких уровней, характерных именно для mc-Si p-типа [1]. Например, это уровни, связанные собразованием комплексов В-О и Fe-B. Актуальной альтернативой, снижающей себестоимостькремниевых пластин, является использование металлургического кремния высокой чистоты (UMGSi, 5N-6N) в качестве исходной для выращивания слитков загрузки. Однако, не все присутствующие внём примеси и не всегда образуют монотонно возрастающий профиль распределения,соответствующий конкретному значению эффективного распределения (<1) конкретной примеси [2].Помимо начальной концентрации примеси, скорости и формы фронта кристаллизации, процессов врасплаве, необходимо учитывать еще и зёренно-граничную структуру слитка, распределениедислокаций. Неравномерность распределения примесей в mc-Si в существенной мере связана спроцессами сегрегации примесей на межзёренных границах общего типа и дислокациях [3]. Внастоящей работе мы рассматриваем особенности взаимодействия 19 элементов примесей междусобой в зависимости от формируемой макроструктуры слитка. Процессы сегрегации примесейсвязаны не только с границами общего типа и дислокациями, но и с распределением их в видемикровключений в зёрнах [4]. Причем, микровключения различных составов по-разному влияют нараспределение времени жизни ННЗ в объеме слитка мультикремния. А состав микровключения, всвою очередь, связан с кристаллографическими особенностями зерна: более плотноупакованныеотносительно плоскости фронта кристаллизации зёрна (зёрна с высокой ретикулярной плотностью)существенно меньше содержат микровключений и дислокаций, чем зёрна с более низкойретикулярной плотностью. Влиять на процессы распределения примесей в процессе кристаллизации,таким образом, представляется возможным благодаря обеспечению особых тепловых и скоростныхрежимов направленной кристаллизации. Это перспективное направление исследований позволитдостичь высокой эффективности фотоэлектропреобразователей на основе мультикремния исущественно снизить их себестоимость за счёт использования в качестве исходного сырья UMG-Si.