[發(fā)明專利]一種表征晶體硅生長界面和生長速度的方法

有效

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• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105780113B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 鐘德京;邱家梁;張濤;黃偉冬;鄒軍
• 申請（專利權）人: 江西賽維LDK太陽能高科技有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B11/00;C30B28/06
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫,熊永強

技術領域

本發(fā)明涉及晶體硅領域，具體涉及一種表征晶體硅生長界面和生長速度的方法。

背景技術

為了研究和改善鑄錠工藝對晶體硅生長的影響情況，通常需要獲取晶體硅的生長界面情況和生長速度情況，目前，現(xiàn)有技術表征晶體硅生長界面的方法主要有三種，分別為(1)：在晶體硅中增加磷的含量，從而在晶體硅內(nèi)部產(chǎn)生P/N結，通過對P/N結位置進行測試獲得固液界面情況(參見圖1，圖1箭頭處為生長界面)。但該方法存在以下缺點：只能獲取一個生長界面，且通常在頭部，表征生長界面情況不夠精確；(2)通過鑄錠過程中熱場的變化及晶體硅生長速度的變化，獲取微晶陰影層(參見圖2，圖2箭頭處為生長界面)。但該方法的缺點為：該微晶陰影層的位置不可控，且因為改變了熱場及速度，不能真實的表征正常鑄錠的生長界面；(3)根據(jù)晶體生長方向垂直于生長界面的理論，初步獲取生長界面形狀(參見圖3的圖b和圖c，圖3中的箭頭為晶體生長方向)。但該方法主要基于理論，不夠精確。

目前，常見的表征晶體硅生長速度的方法為直接測試法，具體為采用石英棒探測固液界面高度，通過高度來計算硅錠生長速度。該方法存在以下缺點：肉眼讀取刻度誤差大，石英棒高溫變形、石英棒粘連硅而導致測試數(shù)據(jù)差異大。

由上述可知，現(xiàn)有的表征晶體硅生長界面和生長速度的方法還存在諸多問題，因此，有必要提供一種新的表征晶體硅生長界面和生長速度的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種表征晶體硅生長界面和生長速度的方法，解決了現(xiàn)有技術表征晶體硅生長界面和生長速度的方法不夠精確的問題。

本發(fā)明提供了一種表征晶體硅生長界面和生長速度的方法，包括以下步驟：

在晶體硅生長過程中，向鑄錠爐中引入含氧元素氣體或摻雜有硅氧化物粉末的氣體，所述含氧元素氣體或所述摻雜有硅氧化物粉末的氣體隨著晶體硅的生長在所述晶體硅中形成氧沉淀和間隙氧，得到富含氧元素的富氧層，長晶完成后得到晶體硅，根據(jù)所述富氧層的生長界面獲得所述晶體硅的生長界面，根據(jù)所述富氧層在所述晶體硅中的高度或所述富氧層的厚度計算得到所述晶體硅的生長速度。

其中，在所述晶體硅生長過程中引入至少一次所述含氧元素氣體或所述摻雜有硅氧化物粉末的氣體，得到至少一層所述富氧層。

其中，所述每次引入所述含氧元素氣體或所述摻雜有硅氧化物粉末的氣體的時間為至少10s。

其中，每相鄰兩次引入所述含氧元素氣體或所述摻雜有硅氧化物粉末的氣體的時間間隔為至少6min。

其中，根據(jù)所述富氧層的厚度計算得到在所述富氧層位置處所述晶體硅的生長速度，所述生長速度的計算公式為：生長速度(mm/s)＝任一富氧層的厚度/制得所述富氧層所引入的含氧元素氣體或所述摻雜有硅氧化物粉末的氣體的時間。

其中，所述晶體硅中包括至少兩層富氧層，分別為第一富氧層和第二富氧層，根據(jù)所述第一富氧層和所述第二富氧層之間的垂直距離計算得到所述第一富氧層和所述第二富氧層之間位置處所述晶體硅的生長速度，所述生長速度的計算公式為：生長速度(mm/s)＝所述第一富氧層和所述第二富氧層之間的垂直距離/制得所述第一富氧層后至開始制備所述第二富氧層的時間間隔。

其中，所述含氧元素氣體為氧氣、水蒸氣、碳氧化物和氮氧化物中的至少一種。

其中，所述摻雜有硅氧化物粉末的所述氣體為氬氣或所述含氧元素氣體，所述硅氧化物粉末在所述氬氣或所述含氧元素氣體中的摻雜濃度為大于0g/cm³且小于等于1.76g/cm³。

其中，以氧元素計，每次引入的所述含氧元素氣體中氧元素流量或所述摻雜有硅氧化物的氣體中氧元素流量至少為1g/min。

其中，長晶完成得到所述晶體硅后，對所述晶體硅進行少子壽命測試、紅外測試或光致發(fā)光測試，根據(jù)測試結果圖譜獲得所述富氧層的生長界面、所述富氧層在所述晶體硅中的高度和所述富氧層的厚度。

本發(fā)明在晶體硅生長過程中引入含氧元素氣體或摻雜有硅氧化物粉末的氣體，利用氧元素易揮發(fā)的特點，在特定區(qū)域制造高濃度氧并隨著晶體硅的凝固形成氧沉淀和間隙氧從而在晶體中形成富氧層，含氧元素氣體及硅氧化物的揮發(fā)性可保證當氣源停止后，氧濃度能迅速下降，從而準確獲得一定厚度的富氧層。另外，由于含氧元素氣體是在長晶過程中引入的，它直接反映了晶體硅的長晶情況，且不用改變熱場或工藝生長速度，能最真實體現(xiàn)鑄錠爐和工藝的本征性能。另外由于本發(fā)明的含氧元素氣體及硅氧化物的揮發(fā)性較強，對硅料的污染較小，有利于準確地表征晶體硅的生長情況。