检测块状多晶硅杂质的装置及其用途、检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了检测块状多晶硅杂质的装置及其用途、检测方法。该装置包括区熔炉，区熔炉包括硅棒基底、硅棒底座、第一籽晶旋转固定件、加热线圈和旋转支撑部。硅棒基底上部设有凹槽；硅棒底座设在所述硅棒基底下部并支撑所述硅棒基底；第一籽晶旋转固定件包括第一螺杆和第一籽晶夹头，设在区熔炉上部；加热线圈设在第一籽晶旋转固定件与硅棒基底之间，且加热线圈在水平面上的投影位于硅棒基底在水平面上的投影区域外；旋转支撑部设在所述区熔炉底部并支撑所述硅棒底座。该装置结构简单、操作方便，能够实现块状多晶硅向多晶硅棒的转变，进而通过对多晶硅棒杂质含量进行检测能获得块状多晶硅的杂质含量，具有检测结果准确度高且易于实现的优点。易于实现的优点。易于实现的优点。

Device for detecting impurities in bulk polysilicon and its application and detection method

【技术实现步骤摘要】
检测块状多晶硅杂质的装置及其用途、检测方法


[0001]本专利技术属于电子级多晶硅
，具体而言，涉及检测块状多晶硅杂质的装置及其用途、检测方法。

技术介绍

[0002]电子级多晶硅是制造太阳能电池、电子芯片等高纯硅制品的主要原料。在电子级多晶硅的产业中，决定其价格和等级最关键的参数是其杂质浓度，即元素周期表中三族(硼B，铝Al，镓Ga和铟In)、五族(磷P，砷As和锑Sb)和碳氧杂质的含量。当电子级多晶硅中杂质含量过高时，会出现电阻降低进而影响单晶电阻率及少数载流子寿命等问题。因此要尽可能地减少电子级多晶硅产品中杂质的含量。
[0003]要实现微量杂质的脱除，首先就有必要对其中所含的微量杂质进行检测分析，确定杂质的组成和含量。目前有将电子级多晶硅棒区熔拉制成单晶硅棒，再进行切片，通过检测单晶硅片的三五族杂质和碳氧杂质的含量来表征多晶硅棒的杂质含量。此方法检测基础为多晶硅棒，多晶硅棒是通过西门子法得到的，而西门子法相对较高的能耗在一定程度上限制了生产成本的降低。目前在国外相对成熟但在国内处于发展阶段的多晶硅生产工艺是流化床法，在此工艺中，硅烷气体在600～800℃的流化床中分解沉积在籽晶颗粒上，得到的是多晶硅颗粒；此外，当有对块状多晶硅料杂质含量的检测需求时，通常也需要将其先转化为多晶硅棒来检测。因此将块状多晶硅转化为单晶硅是需要解决的主要技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出检测块状多晶硅杂质的装置及其用途、检测方法。该装置不仅结构简单、操作方便，能够实现块状多晶硅向多晶硅棒的转变，进而通过对多晶硅棒杂质含量进行检测能获得块状多晶硅的杂质含量，具有检测结果准确度高且易于实现的优点。
[0005]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种检测块状多晶硅杂质的装置，根据本专利技术的实施例，该装置包括区熔炉，所述区熔炉包括：
[0006]硅棒基底，所述硅棒基底上部设有凹槽；
[0007]硅棒底座，所述硅棒底座设在所述硅棒基底下部并支撑所述硅棒基底；
[0008]第一籽晶旋转固定件，所述第一籽晶旋转固定件设在所述区熔炉上部，所述第一籽晶旋转固定件包括第一螺杆和第一籽晶夹头，所述第一籽晶夹头与所述第一螺杆下部相连；
[0009]加热线圈，所述加热线圈设在所述第一籽晶旋转固定件与所述硅棒基底之间，且所述加热线圈在水平面上的投影位于所述硅棒基底在水平面上的投影区域外；
[0010]旋转支撑部，所述旋转支撑部设在所述区熔炉底部并支撑所述硅棒底座。
[0011]本专利技术的上述实施例的检测块状多晶硅杂质的装置实际上是基于对传统区熔炉改良得到的，其至少具有以下有益效果：1)改进方法简单易得，仅需要在现有区熔炉的基础
上增加一个硅棒基底和硅棒底座即可，具有结构简单、易于实现且方便操作等优点；2)以硅棒基底作为块状多晶硅的区熔容器，可以避免块状多晶硅在其它容器(如石英管)中熔融时可能引入的外来杂质，保证检测结果的准确性；3)通过装配第一籽晶旋转固定件和旋转支撑部，可以实现位于硅棒基底凹槽内的块状多晶硅和不断生长的多晶硅棒的旋转，有利于通过转速的调整来避免或降低多晶硅棒生长过程中出现缺陷的风险，提高检测结果的准确性；4)利用加热线圈对块状硅料进行加热，不仅可以实现块状硅料的区熔，还有利于结合第一籽晶旋转固定件和旋转支撑部来获得适宜的温度场，从而更有利于控制块状硅料的区熔程度和多晶硅棒生长品质，避免出现区熔滴液以及多晶硅棒存在生长缺陷等问题；5)可实现对块状多晶硅三五族杂质和碳氧杂质的检测，且在检测过程中不会引入其它杂质，检测结果更准确可靠。
[0012]另外，根据本专利技术上述实施例的检测块状多晶硅杂质的装置还可以具有如下附加的技术特征：
[0013]在本专利技术的一些实施例中，检测块状多晶硅杂质的装置还包括：第二籽晶旋转固定件，所述第二籽晶旋转固定件包括第二螺杆和第二籽晶夹头，所述第二籽晶夹头与所述第二螺杆上部相连，所述第二螺杆下部与所述旋转支撑部可拆卸相连。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述凹槽的深度为0.5～1.5cm，所述凹槽的内径为5.5～8.5cm。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述凹槽内壁与所述硅棒基底外壁之间的距离为0.5～1.5cm；和/或，所述硅棒基底的外径为7～9cm。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述加热线圈内表面与所述硅棒基底外表面之间的水平间距为1～2cm，所述加热线圈与所述硅棒基底之间的竖直间距为0.5～1.5cm。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，在竖直方向上，远离所述加热线圈一侧的温度梯度为7～13℃/mm；和/或，所述区熔炉还包括：硅制加料管，所述硅制加料管伸入所述区熔炉内并延伸至所述凹槽上部。
[0018]专利技术的一些实施例中，所述硅棒基底的转速为10～18转/分，所述第一籽晶旋转固定件的转速为5～10转/分。
[0019]在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了上述装置在检测块状多晶硅杂质中的用途。与现有技术相比，该用途具有上述检测块状多晶硅杂质的装置的全部特征及效果，此处不再赘述。总的来说，可以通过对现有设备区熔炉的改进，实现对块状多晶硅三五族杂质和碳氧杂质的检测，并且在检测过程中不会引入其它杂质，测试结果准确可靠。
[0020]在本专利技术的又一个方面，本专利技术提出了利用上述装置检测块状多晶硅杂质的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：
[0021](1)将块状多晶硅置于硅棒基底的凹槽中，将加热线圈设在所述硅棒基底上部；在第一籽晶夹头上固定第一籽晶，利用第一籽晶旋转固定件带动所述第一籽晶旋转，并利用旋转支撑部通过硅棒底座带动所述硅棒基底旋转；
[0022](2)利用所述加热线圈对所述块状多晶硅进行加热，以便通过所述第一籽晶区熔拉制得到多晶硅棒。
[0023]与现有技术相比，该方法具有上述检测块状多晶硅杂质的装置的全部特征及效果，此处不再赘述。总的来说，该方法不仅工艺简单、易于实现，还能更好的实现对(电子级)
块状多晶硅料中三五族杂质和碳氧杂质含量的检测，且在检测过程中不会引入其它杂质，检测结果更准确可靠。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，上述装置检测块状多晶硅杂质的方法还包括：(3)将加热线圈设在所述多晶硅棒下部；利用第一籽晶旋转固定件带动所述多晶硅棒旋转，并采用第二籽晶旋转固定件替换所述硅棒底座和硅棒基底，在第二籽晶夹头上固定第二籽晶，利用旋转支撑部通过第二螺杆带动所述第二籽晶旋转；(4)利用所述加热线圈对所述多晶硅棒进行加热，以便通过所述第二籽晶区熔拉制得到单晶硅棒；(5)以所述单晶硅棒具有第二籽晶的一侧为头部，在所述单晶硅棒上距离所述头部的距离为单晶硅棒长度80％的区域进行切片取样，得到待测片；(6)利用红外检测仪对所述待测样片进行杂质检测。
[0025]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测块状多晶硅杂质的装置，其特征在于，包括区熔炉，所述区熔炉包括：硅棒基底，所述硅棒基底上部设有凹槽；硅棒底座，所述硅棒底座设在所述硅棒基底下部并支撑所述硅棒基底；第一籽晶旋转固定件，所述第一籽晶旋转固定件设在所述区熔炉上部，所述第一籽晶旋转固定件包括第一螺杆和第一籽晶夹头，所述第一籽晶夹头与所述第一螺杆下部相连；加热线圈，所述加热线圈设在所述第一籽晶旋转固定件与所述硅棒基底之间，且所述加热线圈在水平面上的投影位于所述硅棒基底在水平面上的投影区域外；旋转支撑部，所述旋转支撑部设在所述区熔炉底部并支撑所述硅棒底座。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：第二籽晶旋转固定件，所述第二籽晶旋转固定件包括第二螺杆和第二籽晶夹头，所述第二籽晶夹头与所述第二螺杆上部相连，所述第二螺杆下部与所述旋转支撑部可拆卸相连。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述凹槽的深度为0.5～1.5cm，所述凹槽的内径为5.5～8.5cm。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述凹槽内壁与所述硅棒基底外壁之间的距离为0.5～1.5cm；和/或，所述硅棒基底的外径为7～9cm。5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征在于，所述加热线圈内表面与所述硅棒基底外表面之间的水平间距为1～2cm，所述加热线圈与所述硅棒基底之间的竖直间距为0.5～1.5cm。6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在竖直方向上，远离所述加热线圈一侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：神干，李明峰，田新，蒋文武，张天雨，
申请(专利权)人：江苏鑫华半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：