[發明專利]一種測量晶體硅鑄錠過程中溫度梯度的方法和裝置

有效

• 申請號: 201710384116.3
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107142519B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 鐘德京;胡動力;鄒軍;劉卿;郭棟
• 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: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

本發明提供了一種測量晶體硅鑄錠過程中溫度梯度的方法，包括：(1)提供測試棒和坩堝，坩堝中裝有硅熔體，將測試棒置于硅熔體中，向上提拉，測試測試棒在硅熔體中的拉力值F1；(2)調節溫度進入長晶階段，使硅熔體開始形核結晶形成晶體硅，此時坩堝中包括晶體硅、糊狀區和未結晶的硅熔體，將測試棒伸入坩堝中并下降直至到達晶體硅的位置，然后將測試棒向上提拉，提拉的速度與步驟(1)的提拉速度相同，實時監測測試棒在提拉過程中的拉力值F變化；當拉力值F與F1相同時，停止提拉，測試此時測試棒的提升高度，提升高度即為糊狀區的厚度L；(3)按照公式G＝(Tsubgt;L/subgt;–Tsubgt;s/subgt;)/L計算出溫度梯度G與糊狀區厚度L的數量關系，Tsubgt;L/subgt;–Tsubgt;s/subgt;代表硅熔體Tsubgt;L/subgt;與晶體硅Tsubgt;s/subgt;的溫度差。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，具體涉及一種測量晶體硅鑄錠過程中溫度梯度的方法和裝置。

背景技術

近年來，太陽能作為一種新興的可再生綠色能源已經成為了人們開發和研究的熱點。伴隨著太陽能電池業的快速發展，成本低且適于規模化生產的多晶硅或類單晶硅成為行業內最主要的光伏材料之一，并逐步取代傳統的直拉單晶硅在太陽能電池材料市場中的主導地位。

多晶硅的晶體生長過程中，其固液界面前沿縱向液相溫度梯度(簡稱溫度梯度)是一個很重要的參數和指標，溫度梯度直接影響晶體硅的質量，但目前的技術無法簡便地獲得溫度梯度數值，因此，有必要提供一種測量晶體硅鑄錠過程中溫度梯度的方法和裝置。

發明內容

鑒于此，本發明提供了一種測量晶體硅鑄錠過程中溫度梯度的方法。該方法可以簡單、便捷地獲得晶體硅生長過程中的溫度梯度。本發明還提供了一種用于測量晶體硅鑄錠過程中溫度梯度的裝置，該裝置結構簡單易操作。

本發明第一方面提供了一種測量晶體硅鑄錠過程中溫度梯度的方法，包括：

(1)提供測試棒和坩堝，所述坩堝中裝有硅熔體，將所述測試棒置于所述硅熔體中，然后向上提拉，測試所述測試棒在所述硅熔體中的拉力值F1；測試結束后，提升所述測試棒至所述坩堝的頂部；

(2)調節溫度進入長晶階段，使所述硅熔體開始形核結晶形成晶體硅，此時所述坩堝中包括晶體硅、糊狀區和未結晶的硅熔體，將所述測試棒伸入所述坩堝中并下降直至到達所述晶體硅的位置，然后將所述測試棒向上提拉，實時監測所述測試棒在提拉過程中的拉力值F變化，所述提拉的速度與步驟(1)的提拉速度相同；當所述拉力值F與所述F1相同或相近時，停止提拉，測試此時所述測試棒的提升高度，所述提升高度即為糊狀區的厚度L；

(3)按照公式G＝(T_L–T_s)/L計算出溫度梯度G與糊狀區厚度L的數量關系，其中T_L–T_s代表硅熔體T_L與晶體硅T_s的溫度差，所述T_L–T_s為常數。

其中，步驟(2)中，所述測試棒向上提拉的速度為0.01mm/s-100mm/s。

其中，步驟(2)中，所述測試棒向上提拉的速度為10mm/s-100mm/s。

其中，當所述晶體硅的高度為1cm時，將所述測試棒伸入所述坩堝中測試所述拉力值F的變化。

其中，當所述測試棒下降過程中遇到突然增大的阻力時表示所述測試棒到達所述晶體硅的位置，此時所述測試棒停止下降，開始向上提拉。

其中，在長晶階段，每隔5min-60min測定一次所述糊狀區的厚度。

其中，所述測試棒為石英棒或氮化硅棒。