ICS 77.040 CCS H 80 中华人民共和国国家标准 GB/T29057—2023 代替GB/T29057—2012 用区熔拉晶法和光谱分析法评价 多晶硅棒的规程 Practice for evaluation of polocrystalline silicon rods by float-zone crystal growth and spectroscopy 2023-08-06发布 2024-03-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T29057—2023 前言 起草。 本文件代替GB/T29057一2012《用区熔拉晶法和光谱分析法评价多晶硅棒的规程》，与 GB/T29057一2012相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下： a） 删除了自的（见2012年版的第1章）； b) 更改了范围（见第1章，2012年版的第2章）： 第3章)； 更改了方法提要（见第4章，2012年版的第6章）； 增加了籽晶的要求（见6.6）； 增加了取样方案的选择（见9.8）； 更改了试验数据处理（见第12章，2012年版的第13章）； h) 更改了精密度（见第13章，2012年版的第14章）； 删除了关键词（见2012年版的第15章）； 增加了试验报告（见第14章）。 D 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203）与全国半导体设备和材料标准 化技术委员会材料分技术委员会（SAC/TC203/SC2）共同提出并归口。 本文件起草单位：青海黄河上游水电开发有限责任公司新能源分公司、有色金属技术经济研究院有 限责任公司、亚洲硅业（青海）股份有限公司、洛阳中硅高科技有限公司、四川永祥新能源有限公司、新疆 大全新能源股份有限公司、江苏中能硅业科技发展有限公司、新疆新特新能材料检测中心有限公司、陕 西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司、江苏鑫华半导体科技股份有限公司、宜昌南玻硅材料有限公司、 青海丽豪半导体材料有限公司、乐山市产品质量监督检验所、新疆协鑫新能源材料科技有限公司 本文件主要起草人：秦榕、薛心禄、李素青、王志强、万烨、贺东江、岳、张孝山、赵生良、郭光伟、 陈雪刚、于生海、邓远红、王彬、邱艳梅、徐岩、刘国霞、万首正、田洪先、刘文明、赵小飞、梁洪、赵娟龙。 本文件于2012年首次发布，本次为第一次修订。 GB/T29057—2023 用区熔拉晶法和光谱分析法评价 多晶硅棒的规程 1范围 对拉制好的单晶硅棒进行分析以确定多晶硅中施主、受主、代位碳和间隙氧杂质含量等的规程。 本文件适用于评价硅芯上沉积生长的棒状多晶硅。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 本文件。 GB/T 620 化学试剂氢氟酸 GB/T 626 化学试剂硝酸 GB/T 1550 非本征半导体材料导电类型测试方法 GB/T 1551 硅单晶电阻率的测定直排四探针法和直流两探针法 GB/T 1553 硅和锗体内少数载流子寿命的测定光电导衰减法 GB/T 1554 硅晶体完整性化学择优腐蚀检验方法 GB/T1555 半导体单晶晶向测定方法 GB/T 1557 硅晶体中间隙氧含量的红外吸收测量方法 GB/T 1558 硅中代位碳原子含量红外吸收测量方法 GB/T 4842 氩 GB/T11446.1日 电子级水 GB/T13389 掺硼掺磷掺砷硅单晶电阻率与掺杂剂浓度换算规程 GB/T14264 半导体材料术语 GB/T24574 硅单晶中Ⅲ-V族杂质的光致发光测试方法 GB/T24581 硅单晶中Ⅲ、V族杂质含量的测定低温傅立叶变换红外光谱法 GB/T 25915.1 洁净室及相关受控环境第1部分：按粒子浓度划分空气洁净度等级 GB/T35306硅单晶中碳、氧含量的测定低温傅立叶变换红外光谱法 3术语和定义 GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 监控棒 controlrod 从多晶硅棒均匀沉积层上取得的已经确定其施主、受主、代位碳和间隙氧含量值的多晶硅圆柱体。 注：监控棒用以监测样芯制备、酸腐蚀槽和区熔工艺洁净度。 1 GB/T29057—2023 3.2 样芯core 使用空心金刚石钻头从多晶硅棒上钻取的用于制样分析的多晶硅圆柱体。 3.3 沉积层dpositionlayer 生长层growthlayer 环绕硅芯并延伸到多晶硅棒外表层的多晶硅层。 4方法提要 按照规定的取样方案从多晶硅棒上选取多个样芯，采用悬浮区熔拉晶法将多晶硅样芯制备成单晶 硅样棒，采用光谱分析法测量单晶硅样棒中的施主、受主、代位碳和间隙氧杂质含量，通过计算得出整批 多晶硅棒产品的施主、受主、代位碳和间隙氧杂质的含量来评价多晶硅产品的质量。 5干扰因素 5.1有裂缝、高应力或沉积疏松的多晶硅棒在取样过程中容易碎裂，不宜用来制备样芯。 5.2钻取的样芯应通过清洗去除油脂或加工带来的沾污。表面有裂缝或空隙的样芯不易清洗，其裂缝 或空隙中的杂质很难被完全腐蚀清除；同时，腐蚀残渣也可能残留在样芯裂缝中造成污染。 超纯水的纯度。环境也可能造成污染，因此应在洁净室中进行腐蚀和区熔。其他如酸的混合比例、酸腐 蚀温度、酸腐蚀剥离的速率、腐蚀冲洗次数以及暴露时间等都可能产生杂质干扰，应加以控制；所有与腐 蚀后的样芯接触的材料和容器都可能沾污，应在使用前清洗；手套和其他用来包裹腐蚀后样芯的材料应 检测和监控。 5.4样芯腐蚀好后，为了避免表面沾污，应尽快进行区熔。 5.5区熔炉的炉壁、预热器、线圈和密封圈等都是常见的污染源，应保持洁净。 5.6区熔过程的任何波动都会影响易挥发杂质在气相、液相和固相中的分布，从而改变测试结果。样 芯直径、熔融区尺寸、拉速、密封圈纯度与炉膛条件的变化都可能改变有效分凝系数或蒸发速率，使晶体 中的杂质含量发生变化。 5.7每种杂质都有其特定的分凝系数，宜拉制几支不低于20倍熔融区长度的晶体，以测出和公开发表 的数值一致的有效分凝系数。应从晶棒上与分凝系数对应的平衡位置处切取硅片，从其他部分切取的 硅片不能准确代表多晶硅中的杂质含量。如果单晶不能拉制到足够长度，就不能获得轴向含量分布曲 测量结果。 5.8籽晶中的杂质含量会对检测结果产生影响，如果籽晶中的杂质含量高于多晶硅样棒中的杂质含 量，应选用杂质含量更低的籽晶 5.9多晶硅样棒烘干过程中因接触器具和空气时间较长，会对表面产生一定的污染影响检测结果。 5.10区熔炉的真空泄漏率和氩气中的氧含量会影响检测结果。 5.11样芯区熔后如果不是单晶，晶棒中过多的晶体缺陷会对光致发光或低外光谱造成较大的干扰，很 难准确分析。 6试剂和材料 6.1氢氟酸：符合或优于GB/T620中规定的优级纯。 2 GB/T29057—2023 6.2硝酸：符合或优于GB/T626中规定的优级纯。 6.3混合酸腐蚀剂：硝酸、氢氟酸的体积比通常在4：1到10：1之间。 6.4超纯水：纯度等于或优于GB/T11446.1中的EW-I级。 6.5氩气：符合GB/T4842中高纯氩的规定。 6.6籽晶：无位错N型<111>高阻单晶硅，施主和受主杂质含量（原子数）小于2.5X1012cm-"，碳含量 （原子数）小于5×101cm-3，晶向偏离度小于5 7设备 7.1样芯制备设备 7.1.1钻床：具备水冷功能。 7.1.2金刚石样芯钻：平行样芯的钻头尺寸应能钻出直径约为20mm且长度不小于100mm的多晶硅 平行样芯：垂直样芯的钻头长度应能完全钻穿多晶硅棒直径。 7.2腐蚀设备 7.2.1腐蚀柜：具备酸雾排放功能，包括酸腐蚀槽、超纯水漂洗装置。腐蚀柜应放在GB/T25915.1中 规定的ISO6级洁净室中以避免外界污染 7.2.2耐酸腐蚀器皿：用于在腐蚀、冲洗和干燥过程中容纳一定直径和长度的样芯。 7.3悬浮区熔晶体生长设备 7.3.1区熔炉：具备情性气体氛围，具有保证规定直径和长度的晶体生长的水冷炉膛。安放在 GB/T25915.1中规定的ISO6级及以上的洁净室内。装置可有相对于线圈的垂直移动，但不应有明显 的水平移动。垂直移动可由螺杆、缆索或液压装置来完成。此外，有一根支持样芯的轴和一根支持籽晶 的轴，至少有一根轴能相对于另一根轴作垂直移动，籽晶轴应能绕其轴旋转以避免熔融区中热量和溶质 的不平衡。在熔融区冷凝时，样品卡头和籽晶卡头应能相对于轴自由转动，卡头由对硅污染少的钼、钮 或钨等制成。线圈设计和电源控制应能在晶体生长的整个过程中保持熔融区的稳定且完全熔透。设备 中所用的材料应能在工作条件下承受不超过1.3X10-4Pa的气压。预热器应由钼或其他对硅污染的材 料制成。 7.3.2刻度尺：精确到毫米。 7.3.3真空吸尘器：适合洁净室使用，带有灵活的软管和窄吸嘴。 7.3.4圆片锯：能够从晶棒上切取2mm~4mm厚的样片。 8设备准备 8.1清洁取样钻，避免样芯污染。 8.2清洗腐蚀柜，检查冲洗用的超纯水的总有机碳含量和电阻率。 的专用抹布擦抹炉壁、预热器和线圈。检查冷却水水流、水温，检查线圈和预热器连接，检查轴、线圈引 线、炉门密封等。 8.4定期清洗线圈及连接部件，定期更换密封圈。清洗后，应用氩气吹洗干燥和抽真空，并将炉膛和预 热器烘干处理至少15min。 3 GB/T29057—2023 9样品 9.1样芯应能反映多晶硅棒生长过程的特征，并能代表被取样的多晶硅棒。 9.2为满足不同的取样方案，可在多晶硅棒的不同位置取一系列样芯，取样位置涵盖硅棒的两端。有 两种典型