[发明专利]多晶硅及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅及其制造方法。

背景技术

多晶硅目前在工业上大规模生产，并且特别是作为原料用于光伏应用及用于晶片制造中单晶的制造。在所有应用中期望高纯度的原料。

在制造多晶硅时，在由气相沉积之后需要将多晶硅棒破碎成小块用于进一步加工。但是在此高纯硅由于使用破碎工具而或多或少地被外来原子污染。此外，产生硅尘颗粒，其粘附在碎块上。

通常对硅碎块进行清洁以用于更高品质的应用领域，例如用于单晶拉伸，然后进行进一步加工和/或包装。这根据现有技术是在一个或多个湿化学清洁步骤中进行的。在此使用不同化学品和/或酸的混合物，从而尤其是又将粘附的外来原子从表面去除。但是这些方法复杂且昂贵。

US 6,916,657公开了外来颗粒或外来原子会在拉伸晶体时降低产率。粘附的硅尘也会在此方面产生负面影响。

期刊“净室技术(Reinraumtechnik)”(1/2006，“作为污染源的高纯硅尘(Hochreiner Siliziumstaub als Kontaminationsquelle)”；Reinraumtechnik 1/2006，Ivo)公开了一种用于测定多晶硅上的硅尘的方法。其中描述了其在进一步加工成单晶时的负面影响。公开了经湿化学清洁的多晶硅具有约10ppmw的“粉尘”值，而在运输之后则高至60ppmw，其中粉尘颗粒-尺寸分布小于5μm。

WO-2009/09003688公开了一种用于制备存在于材料混合物中的表面污染的硅材料的方法，其具有基于硅的重量1ppb至1000ppm的表面污染物。但是通过筛分不会减少粘附的小于约50μm的Si尘，而是主要仅分离出松散且更大的颗粒。

US 2003/0159647 A1公开了一种用于加工硅碎块的方法，其中设置粉尘清除系统，其利用空气流经过打孔的板从硅块去除粉尘。其报道了低的粉尘值，但是没有描述细节。

然而，通过空气流除尘尤其是对于强烈粘附在表面上的小的Si颗粒(小于50μm)几乎没有效果。小的Si碎块会从空气流漏出。在最不利的情况下，通过在流化床中剧烈移动多晶硅碎块甚至会产生增加数量的颗粒。

发明内容

本发明的目的在于，提供表面粉尘含量低的廉价的多晶硅。

本发明的目的是通过第一粒级尺寸的多晶硅实现的，其包含多晶硅碎块，其中至少90％的碎块具有10至40mm的尺寸，其特征在于，粒径小于400μm的硅尘颗粒的含量小于15ppmw，粒径小于50μm的硅尘颗粒的含量小于14ppmw，粒径小于10μm的硅尘颗粒的含量小于10ppmw，粒径小于1μm的硅尘颗粒的含量小于3ppmw，此外其特征还在于大于或等于0.1ppbw且小于或等于100ppbw的表面金属杂质。

在该第一粒级尺寸的多晶硅中，粒径小于400μm的硅尘颗粒的含量优选小于10ppmw。粒径小于400μm的硅尘颗粒的含量更优选小于5ppmw。

粒径小于50μm的硅尘颗粒的含量优选小于10ppmw。粒径小于50μm的硅尘颗粒的含量更优选小于3ppmw。

粒径小于10μm的硅尘颗粒的含量优选小于5ppmw。粒径小于10μm的硅尘颗粒的含量更优选小于1ppmw。

粒径小于1μm的硅尘颗粒的含量优选小于1ppmw。粒径小于1μm的硅尘颗粒的含量更优选小于0.1ppmw。

根据本发明的第一粒级尺寸的多晶硅的硅尘颗粒的所述优选和更优选的含量优选与以下优选的表面金属杂质相结合：

表面金属杂质优选为大于或等于2.5ppbw且小于或等于100ppbw。

表面金属杂质优选为大于或等于0.6ppbw且小于或等于2.5ppbw。

表面金属杂质优选为大于或等于0.1ppbw且小于或等于0.6ppbw。

根据本发明的多晶硅的表面杂质的金属优选选自以下组中：Fe、Cr、Ni、Na、Zn、Al、Cu、Mg、Ti、W、K、Co和Ca。诸如Mn和Ag的其他金属以可忽略的低浓度存在。

表面铁杂质优选为大于或等于0.01ppbw且小于或等于50ppbw。表面铁杂质优选为大于或等于0.5ppbw且小于或等于50ppbw。表面铁杂质优选为大于或等于0.1ppbw且小于或等于0.5ppbw。表面铁杂质优选为大于或等于0.01ppbw且小于或等于0.1ppbw。