一种表征晶体硅生长界面和生长速度的方法技术

本发明专利技术提供了一种表征晶体硅生长界面和生长速度的方法，包括以下步骤：在晶体硅生长过程中，向铸锭炉中引入含氧元素气体或掺杂有硅氧化物粉末的气体，含氧元素气体或掺杂有硅氧化物粉末的气体随着晶体硅的生长在晶体硅中形成氧沉淀和间隙氧，得到富含氧元素的富氧层，长晶完成后得到晶体硅，根据富氧层的生长界面获得晶体硅的生长界面，根据富氧层在晶体硅中的高度或富氧层的厚度计算得到晶体硅的生长速度。本发明专利技术在晶体硅生长过程中引入含氧元素气体或掺杂有硅氧化物粉末的气体，氧元素在晶体硅中形成氧沉淀和间隙氧，从而在晶体中形成富氧层，根据富氧层可以表征晶体硅生长界面和生长速度，表征精确度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶体硅领域，具体涉及一种表征晶体硅生长界面和生长速度的方法。
技术介绍
为了研究和改善铸锭工艺对晶体硅生长的影响情况，通常需要获取晶体硅的生长界面情况和生长速度情况，目前，现有技术表征晶体硅生长界面的方法主要有三种，分别为(1)：在晶体硅中增加磷的含量，从而在晶体硅内部产生P/N结，通过对P/N结位置进行测试获得固液界面情况(参见图1，图1箭头处为生长界面)。但该方法存在以下缺点：只能获取一个生长界面，且通常在头部，表征生长界面情况不够精确；(2)通过铸锭过程中热场的变化及晶体硅生长速度的变化，获取微晶阴影层(参见图2，图2箭头处为生长界面)。但该方法的缺点为：该微晶阴影层的位置不可控，且因为改变了热场及速度，不能真实的表征正常铸锭的生长界面；(3)根据晶体生长方向垂直于生长界面的理论，初步获取生长界面形状(参见图3的图b和图c，图3中的箭头为晶体生长方向)。但该方法主要基于理论，不够精确。目前，常见的表征晶体硅生长速度的方法为直接测试法，具体为采用石英棒探测固液界面高度，通过高度来计算硅锭生长速度。该方法存在以下缺点：肉眼读取刻度误差大，石英棒高温变形、石英棒粘连硅而导致测试数据差异大。由上述可知，现有的表征晶体硅生长界面和生长速度的方法还存在诸多问题，因此，有必要提供一种新的表征晶体硅生长界面和生长速度的方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种表征晶体硅生长界面和生长速度的方法，解决了现有技术表征晶体硅生长界面和生长速度的方法不够精确的问题。本专利技术提供了一种表征晶体硅生长界面和生长速度的方法，包括以下步骤：在晶体硅生长过程中，向铸锭炉中引入含氧元素气体或掺杂有硅氧化物粉末的气体，所述含氧元素气体或所述掺杂有硅氧化物粉末的气体随着晶体硅的生长在所述晶体硅中形成氧沉淀和间隙氧，得到富含氧元素的富氧层，长晶完成后得到晶体硅，根据所述富氧层的生长界面获得所述晶体硅的生长界面，根据所述富氧层在所述晶体硅中的高度或所述富氧层的厚度计算得到所述晶体硅的生长速度。其中，在所述晶体硅生长过程中引入至少一次所述含氧元素气体或所述掺杂有硅氧化物粉末的气体，得到至少一层所述富氧层。其中，所述每次引入所述含氧元素气体或所述掺杂有硅氧化物粉末的气体的时间为至少10s。其中，每相邻两次引入所述含氧元素气体或所述掺杂有硅氧化物粉末的气体的时间间隔为至少6min。其中，根据所述富氧层的厚度计算得到在所述富氧层位置处所述晶体硅的生长速度，所述生长速度的计算公式为：生长速度(mm/s)＝任一富氧层的厚度/制得所述富氧层所引入的含氧元素气体或所述掺杂有硅氧化物粉末的气体的时间。其中，所述晶体硅中包括至少两层富氧层，分别为第一富氧层和第二富氧层，根据所述第一富氧层和所述第二富氧层之间的垂直距离计算得到所述第一富氧层和所述第二富氧层之间位置处所述晶体硅的生长速度，所述生长速度的计算公式为：生长速度(mm/s)＝所述第一富氧层和所述第二富氧层之间的垂直距离/制得所述第一富氧层后至开始制备所述第二富氧层的时间间隔。其中，所述含氧元素气体为氧气、水蒸气、碳氧化物和氮氧化物中的至少一种。其中，所述掺杂有硅氧化物粉末的所述气体为氩气或所述含氧元素气体，所述硅氧化物粉末在所述氩气或所述含氧元素气体中的掺杂浓度为大于0g/cm3且小于等于1.76g/cm3。其中，以氧元素计，每次引入的所述含氧元素气体中氧元素流量或所述掺杂有硅氧化物的气体中氧元素流量至少为1g/min。其中，长晶完成得到所述晶体硅后，对所述晶体硅进行少子寿命测试、红外测试或光致发光测试，根据测试结果图谱获得所述富氧层的生长界面、所述富氧层在所述晶体硅中的高度和所述富氧层的厚度。本专利技术在晶体硅生长过程中引入含氧元素气体或掺杂有硅氧化物粉末的气体，利用氧元素易挥发的特点，在特定区域制造高浓度氧并随着晶体硅的凝固形成氧沉淀和间隙氧从而在晶体中形成富氧层，含氧元素气体及硅氧化物的挥发性可保证当气源停止后，氧浓度能迅速下降，从而准确获得一定厚度的富氧层。另外，由于含氧元素气体是在长晶过程中引入的，它直接反映了晶体硅的长晶情况，且不用改变热场或工艺生长速度，能最真实体现铸锭炉和工艺的本征性能。另外由于本专利技术的含氧元素气体及硅氧化物的挥发性较强，对硅料的污染较小，有利于准确地表征晶体硅的生长情况。综上，本专利技术有益效果包括以下几个方面：1、含氧元素气体或掺杂有硅氧化物粉末的气体易挥发，可保证当气源停止后，氧浓度能迅速下降，从而获取准确得到一定厚度的富氧层。含氧元素气体或硅氧化物对硅料的污染较小，有利于准确地表征正常晶体硅的生长情况；2、根据所述富氧层的生长界面获得所述晶体硅的生长界面，根据所述富氧层在所述晶体硅中的高度或厚度计算得到所述晶体硅的生长速度，表征结果较为精确。附图说明图1为现有技术采用测试P/N结位置表征生长界面的少子寿命图；图2为现有技术采用测试微晶阴影层表征生长界面的红外测试(IR)图；图3为现有技术采用晶体生长方向垂直于生长界面的示意图；图4为本专利技术实施例1的制得的晶体硅的少子寿命图；图5为本专利技术实施例2的制得的晶体硅的光致发光测试(PL)图；图6为本专利技术实施例3的制得的晶体硅的红外测试(IR)图。具体实施方式以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种表征晶体硅生长界面和生长速度的方法，包括以下步骤：在晶体硅生长过程中，向铸锭炉中引入含氧元素气体或掺杂有硅氧化物粉末的气体，含氧元素气体或掺杂有硅氧化物粉末的气体随着晶体硅的生长在晶体硅中形成氧沉淀和间隙氧，得到富含氧元素的富氧层，长晶完成后得到晶体硅，根据富氧层的生长界面获得晶体硅的生长界面，根据富氧层在晶体硅中的高度或富氧层的厚度计算得到晶体硅的生长速度。本专利技术在晶体硅生长过程中引入含氧元素气体，利用含氧元素气体或硅氧化物挥发性的特点，在特定区域制造高浓度氧并随着晶体硅的凝固后形成氧沉淀和间隙氧，从而在晶体中形成富氧层，含氧元素气体或硅氧化物的挥发性可保证当气源停止后，含氧元素气体或硅氧化物的浓度能迅速下降，从而获取准确得到一定厚度的富氧层。另外，由于含氧元素气体或硅氧化物是在长晶过程中引入的，它直接反映了晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表征晶体硅生长界面和生长速度的方法，其特征在于，包括以下步骤：在晶体硅生长过程中，向铸锭炉中引入含氧元素气体或掺杂有硅氧化物粉末的气体，所述含氧元素气体或所述掺杂有硅氧化物粉末的气体随着晶体硅的生长在所述晶体硅中形成氧沉淀和间隙氧，得到富含氧元素的富氧层，长晶完成后得到晶体硅，根据所述富氧层的生长界面获得所述晶体硅的生长界面，根据所述富氧层在所述晶体硅中的高度或所述富氧层的厚度计算得到所述晶体硅的生长速度。

【技术特征摘要】
1.一种表征晶体硅生长界面和生长速度的方法，其特征在于，包括以下步
骤：
在晶体硅生长过程中，向铸锭炉中引入含氧元素气体或掺杂有硅氧化物粉
末的气体，所述含氧元素气体或所述掺杂有硅氧化物粉末的气体随着晶体硅的
生长在所述晶体硅中形成氧沉淀和间隙氧，得到富含氧元素的富氧层，长晶完
成后得到晶体硅，根据所述富氧层的生长界面获得所述晶体硅的生长界面，根
据所述富氧层在所述晶体硅中的高度或所述富氧层的厚度计算得到所述晶体硅
的生长速度。
2.如权利要求1所述的表征晶体硅生长界面和生长速度的方法，其特征在
于，在所述晶体硅生长过程中引入至少一次所述含氧元素气体或所述掺杂有硅
氧化物粉末的气体，得到至少一层所述富氧层。
3.如权利要求2所述的表征晶体硅生长界面和生长速度的方法，其特征在
于，所述每次引入所述含氧元素气体或所述掺杂有硅氧化物粉末的气体的时间
为至少10s。
4.如权利要求2所述的表征晶体硅生长界面和生长速度的方法，其特征在
于，每相邻两次引入所述含氧元素气体或所述掺杂有硅氧化物粉末的气体的时
间间隔为至少6min。
5.如权利要求2所述的表征晶体硅生长界面和生长速度的方法，其特征在
于，根据所述富氧层的厚度计算得到在所述富氧层位置处所述晶体硅的生长速
度，所述生长速度的计算公式为：生长速度(mm/s)＝任一富氧层的厚度/制得
所述富氧层所引入的含氧元素气体或所述掺杂有硅氧化物粉末的气体的时间。
6.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟德京，邱家梁，张涛，黄伟冬，邹军，
申请(专利权)人：江西赛维LDK太阳能高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36