[發(fā)明專利]多晶硅部分及破碎硅體的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201210557088.8
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103172068A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: L·法布里;P·格呂布爾;C·胡貝爾
• 申請（專利權）人: 瓦克化學股份公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東;譚邦會

本發(fā)明涉及破碎硅體的方法和多晶硅部分(portion)。

具體地，本發(fā)明涉及破碎多晶硅棒的方法。

多晶硅常規(guī)地是在西門子(Siemens)反應器中通過氣相沉積制得。在此情況下使高純硅烷或氯硅烷沉積在被加熱的基材(優(yōu)選由硅組成的基材)上，從而獲得固體棒、塊或板坯(slab)。

在該多晶硅可用于結晶方法之前，必須縮小其尺寸。在超純硅生產工藝過程中，在各種工藝步驟中，需要將不同橫截面和長度的硅棒破碎以將它們以棒部分或碎片(碎屑、碎塊)作為原料直接或者在后續(xù)研磨步驟之后導入其它生產步驟中。

在現(xiàn)有技術中，在第一步驟中將從西門子沉積反應器所得形式的硅棒用手錘預破碎，而后用鉚釘錘手工進一步減小至所需的碎片尺寸。可將此手工制得的粗碎片作為原材料通過機器例如用顎式破碎機或輥式破碎機進一步縮小。

應該對相對長的棒進行尺寸減小，所述棒可長2-3m，從而使基礎材料即超純硅受機械力作用的污染盡可能小，并且使遭受的材料(細碎片)損失盡可能小。

在減小相對長的棒的尺寸時，所用的破碎工具不應將任何不可接受的摩擦顆粒轉移入工具與工件之間的接觸面，并且它們應以盡可能最低的力操作。

建筑業(yè)或采礦業(yè)的常規(guī)機器破碎方法需要高沖擊力和硬切割工具材料。

這些常常包含超純硅應用所不期望的、即使是痕量的材料組分，因為它們會在進一步加工步驟中造成質量問題，或者直接影響半導體的物理性質(例如通過摻雜物)。

US?7,950,308?B2公開了用于手工破碎多晶硅的錘。該錘頭由硬金屬組成。此類初步的尺寸減小會造成不期望的金屬污染物，特別是在受錘沖擊區(qū)域周圍的表面上，包括碎片表面，即在先前整體的碎片上暴露的新表面。此外，會遭受到細碎片形式的材料損失。

DE?10?2008?024?411?A1描述了利用脈沖式?jīng)_擊波減小含硅原料的尺寸：可獲得直徑為0.1μm-1cm的硅顆粒。該方法不適合于較大的碎片或棒碎片的生產。

DE?42?18?283?A1公開了無污染地減小半導體材料、特別是硅的尺寸的方法，其中使所述半導體材料暴露于沖擊波。沖擊波通過作為傳播介質的水傳播至半導體材料上。可通過在兩電極之間放電，以在半橢球體反射器的焦點處產生沖擊波。可獲得尺寸不同的碎片。

合適地，半導體材料可通過暴露于沖擊波直至達到或低于碎片的期望的限定尺寸。

該方法不適合于限定尺寸的棒部分的初步尺寸減小或者其產生。

DE?197?49?127?A1描述了用于棒形式的晶體尺寸減小的方法，其中具有沖擊效果的脈沖被傳遞至晶體上。在此情況下使用機械沖擊工具或沖擊波。該脈沖可通過液體噴射流傳遞。然后形成微裂紋，旨在促進后續(xù)的破碎。

通過熱沖擊來減小硅棒的尺寸也是已知的。就此而言，JP3285054A利用激光加熱。該方法的缺點在于在高溫下擴散過程會開始。在此情況下，至少一些表面污染物，特別是外來金屬會進入棒體或者碎片，并需要從后續(xù)表面清潔/蝕刻除去。

因此，現(xiàn)有技術已知的所有初步減小尺寸的步驟都伴隨著高能量消耗，有時候的高設備費用，但最重要的是細碎片形式的損失以及待破碎工件的不期望的污染。

本發(fā)明的目的是以此問題為基礎。

本發(fā)明的目的通過多晶硅部分實現(xiàn)，其具有至少一個斷裂面或切割面，所述多晶硅部分包含0.07ng/cm²-1ng/cm²的金屬污染物。

在斷裂面或切割面上具有低污染的此類硅部分可通過本發(fā)明的下述方法制得。

在本發(fā)明的語境中，斷裂面或切割面是指新表面，包括硅部分的初始裂紋或初始破碎，其通過使尺寸減小、破碎或切割工藝而在硅體上暴露或產生，并且之前位于該硅體內部(本體)。

優(yōu)選地，所述多晶硅部分在斷裂面或切割面上所包含的污染物為0.07ng/cm²-0.65ng/cm²，特別優(yōu)選0.07ng/cm²-0.32ng/cm²。