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本發(fā)明涉及金屬含量預(yù)測領(lǐng)域，具體的說是一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
1、單晶硅拋光片作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵原材料，其發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出高端化、智能化和綠色化的特點(diǎn)。隨著5g、人工智能等新興技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)高性能、高純度單晶硅拋光片的需求日益旺盛，硅中雜質(zhì)的控制尤其重要，尤其是金屬雜質(zhì)含量的控制。例如，在高性能集成電路和太陽能電池等高端應(yīng)用領(lǐng)域，金屬雜質(zhì)的嚴(yán)格控制就是確保器件性能的關(guān)鍵因素之一。
2、鐵含量作為金屬雜質(zhì)中最重要的一種，對(duì)其的控制是金屬控制中的關(guān)鍵，單晶硅拋光片中鐵的含量對(duì)器件的影響顯著。鐵雜質(zhì)會(huì)降低少數(shù)載流子壽命，影響mos器件效率，并可能導(dǎo)致器件可靠性下降。在電池方面，鐵雜質(zhì)會(huì)降低單晶硅電池的開路電壓、短路電流和量子效率，從而影響電池性能。因此，在單晶硅拋光片的生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格控制鐵的含量至關(guān)重要。
3、在硅拋光片的生產(chǎn)過程中，金屬鐵的引入主要來源于單晶爐的石墨件，導(dǎo)流筒作為單晶爐石墨熱場的主要部件，對(duì)拉晶的過程尤其重要。導(dǎo)流筒距離晶棒最近，在高溫下，通過熱輻射擴(kuò)散，其內(nèi)部的金屬雜質(zhì)鐵會(huì)逐漸均勻的滲透至晶棒中，對(duì)晶棒的質(zhì)量造成影響。加之當(dāng)前單晶硅拉制工藝中的投料量不斷增大，單晶拉制成本持續(xù)攀升，一旦導(dǎo)流筒的金屬含量超標(biāo)，致使晶棒發(fā)生金屬沾污，將造成巨大的成本損失。
4、目前，導(dǎo)流筒中的金屬含量檢測通常采用?gdms（輝光放電質(zhì)譜法），但該方法屬于破壞性測試。因此，石墨件生產(chǎn)廠家常借助與導(dǎo)流筒一同進(jìn)行純化過程的隨爐樣塊來實(shí)施gdms?測試。然而，由于純化效果受純化爐內(nèi)放置位置及氣流導(dǎo)向等因素影響較大，隨爐樣塊的金屬檢測結(jié)果難以精確反映導(dǎo)流筒自身的金屬含量，無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制與測試。
5、并且，對(duì)于單晶硅拋光片的生產(chǎn)企業(yè)，其在購買導(dǎo)流筒石墨件后，也需要對(duì)導(dǎo)流筒金屬含量進(jìn)行檢測，以評(píng)估所購買的導(dǎo)流筒是否能夠滿足生產(chǎn)需求和材料規(guī)格。檢測出準(zhǔn)確的導(dǎo)流筒金屬含量并反饋至導(dǎo)流筒生產(chǎn)廠家，能夠?qū)饘俸砍瑯?biāo)的導(dǎo)流筒廠家起到警示作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)導(dǎo)流筒金屬含量檢測結(jié)果不夠準(zhǔn)確的問題，本發(fā)明提供一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體方案為：一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法，包括以下步驟：
3、s1，采用待測導(dǎo)流筒拉制待測單晶硅棒，并計(jì)算拉制過程中待測單晶硅拋光片和待測導(dǎo)流筒之間的距離；
4、s2，將待測單晶硅棒加工為待測單晶硅拋光片，檢測待測單晶硅拋光片的金屬含量；
5、s3，通過導(dǎo)流筒預(yù)測模型預(yù)測待測導(dǎo)流筒的金屬含量；
6、其中，待預(yù)測的金屬含量為鐵含量，導(dǎo)流筒預(yù)測模型為g=1.23+0.264*l-0.0983*h+0.0866*l*h，g為待測導(dǎo)流筒的金屬含量，l為待測單晶硅拋光片與待測導(dǎo)流筒之間的距離參數(shù)，h為待測單晶硅拋光片的金屬含量。
7、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，待測單晶硅拋光片和待測導(dǎo)流筒之間的距離參數(shù)為l，l=d1-d2，d1為待測導(dǎo)流筒小徑端的直徑，d2為待測單晶硅拋光片的直徑。
8、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，待測單晶硅棒和待測單晶硅拋光片的直徑差不大于5mm。
9、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述待測單晶硅拋光片金屬含量的檢測方法為spv表面光電壓法。
10、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述待測單晶硅拋光片的金屬含量檢測方法為：
11、s201，選擇待預(yù)測金屬含量≤0.5ppmw的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)流筒拉制標(biāo)準(zhǔn)單晶硅棒，且標(biāo)準(zhǔn)單晶硅棒和待測單晶硅棒的直徑相同；
12、s202，將標(biāo)準(zhǔn)單晶硅棒加工為標(biāo)準(zhǔn)單晶硅拋光片；
13、s203，采用spv?法檢測標(biāo)準(zhǔn)單晶硅拋光片得到標(biāo)準(zhǔn)單晶硅拋光片中金屬的49點(diǎn)基準(zhǔn)圖譜，采用spv?法檢測待測單晶硅拋光片得到待測單晶硅拋光片中金屬的49點(diǎn)試驗(yàn)圖譜；
14、s204，基于49點(diǎn)試驗(yàn)圖譜和49點(diǎn)基準(zhǔn)圖譜得到待測單晶硅拋光片的金屬含量h，h={(hs1-hj1)+(hs2-hj2)+(hs3-hj3)+.......(hs49-hj49)}/49，hsx為49點(diǎn)試驗(yàn)圖譜中第x個(gè)點(diǎn)的金屬含量，hjx為49點(diǎn)基準(zhǔn)圖譜中第x個(gè)點(diǎn)的金屬含量，x為1-49中的任一自然數(shù)。
15、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述導(dǎo)流筒預(yù)測模型的建立方法為：首先，選取n個(gè)不同金屬含量、相同尺寸規(guī)格的導(dǎo)流筒，n為自然數(shù)且n≥3；其次，使用n個(gè)導(dǎo)流筒分別拉制不同直徑的輕摻硼單晶硅棒，再次，將輕摻硼單晶硅棒加工為拋光片，測試拋光片的金屬含量；最后，分別在拉制輕摻硼單晶硅棒后的導(dǎo)流筒小徑端取樣塊，通過gdms檢測導(dǎo)流筒的金屬含量，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)工具，回歸分析得到導(dǎo)流筒預(yù)測模型。
16、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，輕摻硼單晶硅棒的原料為多晶硅和硼母合金。
17、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述導(dǎo)流筒預(yù)測模型的建立方法具體為：首先選取3個(gè)不同金屬含量、相同尺寸規(guī)格的導(dǎo)流筒，使用每個(gè)導(dǎo)流筒拉制3個(gè)不同直徑的輕摻單晶硅棒，再將輕摻單晶硅棒加工為拋光片，使用spv表面光電壓法測試拋光片的金屬含量。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下有益效果：
19、本發(fā)明利用單晶硅拋光片對(duì)金屬含量的高敏感度，通過單晶硅拋光片的金屬含量精確推算導(dǎo)流筒的金屬含量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)導(dǎo)流筒的無損檢測，確保檢測結(jié)果精準(zhǔn)可靠。
20、在本發(fā)明所述的檢測方法中，通過選擇待預(yù)測金屬含量≤0.5ppmw的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)流筒拉制標(biāo)準(zhǔn)單晶硅棒，并得到待測金屬的49點(diǎn)基準(zhǔn)圖譜，結(jié)合49點(diǎn)試驗(yàn)圖譜和49點(diǎn)基準(zhǔn)圖譜得到待測單晶硅拋光片的金屬含量h，可以消除拉制單晶硅棒的原材料中所含金屬對(duì)檢測結(jié)果造成的誤差，提高了檢測精度。
21、附圖說明
22、圖1為導(dǎo)流筒立體結(jié)構(gòu)示意圖；
23、圖2為單晶硅棒拉制過程中，導(dǎo)流筒和單晶硅棒的位置關(guān)系示意圖；
24、圖3為spv法檢測的49點(diǎn)基準(zhǔn)圖譜；
1.一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法，其特征在于，待測單晶硅拋光片和待測導(dǎo)流筒之間距離參數(shù)的計(jì)算方法為：l=（d1-d2），d1為待測導(dǎo)流筒小徑端的直徑，d2為待測單晶硅拋光片的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法，其特征在于，待測單晶硅棒和待測單晶硅拋光片的直徑差不大于5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法，其特征在于，所述待測單晶硅拋光片金屬含量的檢測方法為spv表面光電壓?法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法，其特征在于，所述待測單晶硅拋光片的金屬含量檢測方法為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法，其特征在于，所述導(dǎo)流筒預(yù)測模型的建立方法為：首先，選取n個(gè)不同金屬含量、相同尺寸規(guī)格的導(dǎo)流筒，n為自然數(shù)且n≥3；其次，使用n個(gè)導(dǎo)流筒分別拉制不同直徑的輕摻硼單晶硅棒，再次，將輕摻硼單晶硅棒加工為拋光片，測試拋光片的金屬含量；最后，分別在拉制輕摻硼單晶硅棒后的導(dǎo)流筒小徑端取樣塊，通過gdms檢測導(dǎo)流筒的金屬含量，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)工具，回歸分析得到導(dǎo)流筒預(yù)測模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法，其特征在于，輕摻硼單晶硅棒的原料為多晶硅和硼母合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種基于單晶硅拋光片的導(dǎo)流筒金屬含量預(yù)測方法，其特征在于，所述導(dǎo)流筒預(yù)測模型的建立方法具體為：首先選取3個(gè)不同金屬含量、相同尺寸規(guī)格的導(dǎo)流筒，使用每個(gè)導(dǎo)流筒拉制3個(gè)不同直徑的輕摻單晶硅棒，再將輕摻單晶硅棒加工為拋光片，使用spv表面光電壓法測試拋光片的金屬含量。