CN103160914A - 一种c形硅芯的拉制方法 - Google Patents

Abstract

一种C形硅芯的拉制方法，包括用于融化晶体(7)的坩埚(5)和加热套(6)；用于拉制C形硅芯(2)的模板(11)结构，所述拉制方法包括如下步骤：A、前期准备，B、晶体(7)料的融化，C、拉制硅芯，D、成品C形硅芯(2)：重复前述步骤便可实现多次晶体拉制过程的C形硅芯(2)拉制；本发明在后续使用中，有效克服了现有实心方或圆硅芯直径较小的弊端，由相同重量的C形硅芯或略大于实心硅芯的C形硅芯，实现多晶棒的快速生长目的，本发明拉制硅芯的方法使用较为简单，大量节约了企业成本。

Description

一种C形硅芯的拉制方法

【技术领域】

本发明涉及一种C形硅芯，具体地说本发明涉及一种多晶硅或其它晶体材料的C形硅芯的拉制方法。

【背景技术】

已知的，在西门子法生产多晶硅的过程中硅芯搭接技术是一项非常重要的技术，它主要应用于多晶硅生产的一个环节、即还原反应过程。所述的还原反应过程的原理是：还原反应是在一个密闭的还原炉中进行的，在装炉前先在还原炉内用硅芯搭接成若干个闭合回路，也就是行话中的“搭桥”；每个闭合回路都由两根竖硅芯和一根横硅芯形成“∏”字形结构；每一个闭合回路的两个竖硅芯分别接在炉底上的两个电极上，两个电极分别接直流电源的正负极，然后对硅芯进行加热，加热中一组搭接好的硅芯相当于一个大电阻，然后向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，开始进行还原反应；这样，所需的多晶硅就会在硅芯表面生成。以上所述就是硅芯及其搭接技术在多晶硅生产中的应用。

在现有的西门子法生产多晶硅的过程中，由于所使用的硅芯直径通常为φ8mm左右的实心硅芯或经过线切割形成的方硅芯，搭接好的硅芯在正常还原反应过程中，生成的硅不断沉积在硅芯表面，硅芯的表面积也越来越大，反应气体分子对沉积面(硅芯表面)的碰撞机会和数量也随之增大，当单位面积的沉积速率不变时，表面积愈大则沉积的多晶硅量也愈多；因此在多晶硅生长时，还原反应时间越长，硅芯的直径越大，多晶硅的生长效率也越高，这样不仅可以大大提高生产效率，同时也降低了生产成本；但是现有的实心硅芯或方硅芯在还原中，都无法很好的克服由于搭接“实心硅芯或方硅芯”的硅芯强度较低，由此导致还原过程中所产生的硅芯倒伏现象，给生产带来不必要的麻烦和成本的增加；硅芯所述的倒伏现象是指硅芯在密闭的容器内进行生长，由于实心圆硅芯或方硅芯本身工艺所带来的后果是：

1)、实心硅芯；

实心硅芯的直径通常在8～10MM左右，由8～10MM生长至120～150MM为例，开始时生长较为缓慢，后期随着直径的加大，生长速度也随之加快；如果直接采用大直径的实心硅芯，则会造成硅芯本体的重量增加；并且在大直径实心硅芯的拉制过程中，由于要得到较大直径的硅芯，拉制速度要控制到很慢，生产效率低下；且生长过程中由于直径较大，拉直难度极高，并且每次仅可以少量的拉制，也就是拉制根数必将受到限制，对于加大直径问题现有技术中还有很多难点无法克服，同时大直径硅芯拉制所消耗的电能和保护性气体也随之增加，同时大直径硅芯还不便于后续加工和搬运；

2)、方硅芯；

目前市场上出现了线切割的方硅芯，由于是在线切割过程中，晶体受到金刚石线切割中的微震，使得成品方硅芯内出现较多肉眼难以察觉的微小裂痕，在硅芯生长通电的瞬间对于裂痕的冲击较大，使得硅芯生长过程中断裂或倒塌量大幅度增加，轻者导致该组硅芯无法生长，严重时导致停炉；那么采用大直径的硅芯进行搭接来实现多晶棒的快速生长及提高硅芯自身的强度就成了一个本领域技术人员难以克服的技术壁垒；然，对于如何加大硅芯直径也是本领域技术人员的长期诉求。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种C形硅芯的拉制方法，本发明所述C形硅芯在后续使用中，有效克服了现有实心方或圆硅芯直径较小的弊端，由相同重量的C形硅芯或略大于实心硅芯的C形硅芯，实现多晶棒的快速生长目的，本发明拉制硅芯的方法使用较为简单，大量节约了企业成本。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种C形硅芯的拉制方法，包括用于融化晶体的坩埚和加热套；用于拉制C形硅芯的模板结构；所述用于融化晶体的坩埚和加热套，在坩埚的外部间隔设有加热套，坩埚的下部设有支撑体，模板设置在坩埚内，所述模板的模板上面设有C形槽，C形槽内设有贯通模板下部面的液体晶体通路；对应模板上面C形槽的籽晶夹头上设有C形籽晶；

所述拉制方法包括如下步骤：

A、前期准备：

把干净的晶体料放入坩埚，所述晶体料的高度不得超出模板的模板上面，将晶体料平整压实，然后将模板放置在坩埚内，所述模板的外缘面或上部面与定位机构连接，所述模板与定位机构随动；坩埚的支撑体使所述坩埚独立且不与加热套接触；

B、晶体料的融化：

开启加热套对坩埚进行加热至坩埚内的晶体料融化，所述的晶体料融化为液体；

C、拉制硅芯：

籽晶夹头带着C形籽晶下降，C形籽晶的籽晶下端插入相匹配模板的C形槽中并插入C形槽内熔化的晶体料液体中，然后提升C形籽晶，坩埚内熔化的晶体料液会跟随C形籽晶上升，脱离了模板的C形槽晶体结晶形成C形硅芯；

D、通过上述步骤晶体料液体便形成了一个新的C形硅芯体，所述C形籽晶在籽晶夹头夹带下缓慢上升，便可形成所需长度的成品C形硅芯；

E、重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程的C形硅芯拉制。

所述的C形硅芯的拉制方法，步骤C中所述的提升C形籽晶速度应当控制所述C形硅芯的两个边厚度均匀。

所述的C形硅芯的拉制方法，所述坩埚与加热套之间的间距为3～10公分。

所述的C形硅芯的拉制方法，所述模板为钨、钼、石墨中任一熔点高于晶体熔点的材质制作；所述模板的外缘为圆形或多角形。

所述的C形硅芯的拉制方法，在模板的模板上面设置的C形槽相对的模板下面上设有C形通路，所述C形通路是C形槽下部打有多个贯通至模板下部面的孔，由所述孔形成液体晶体通路。

所述的C形硅芯的拉制方法，所述C形通路是C形槽下部打有多个贯通至模板下部面的孔的另一替换结构为C形槽直接贯通至模板的下部面。

所述的C形硅芯的拉制方法，所述C形槽直接贯通至模板的下部面，在C形槽的下部设有至少一个C形槽槽壁相互连接的加固点。

所述的C形硅芯的拉制方法，所述模板的模板上面设置的C形槽为至少一个。

所述的C形硅芯的拉制方法，所述模板的模板上面设置的C形槽为C形或具有开口的圆形或具有开口的多角形。

所述的C形硅芯的拉制方法，模板的外缘面或上部面与定位机构连接，所述定位机构与加热套连接，加热套为具有上移或下移的动态设置。

由于采用上述技术方案，本发明具有如下优越性：

本发明所述的C形硅芯的拉制方法，由于在模板上设置了C形槽，并且通过对应C形槽的上方设置了籽晶夹头，在籽晶夹头所夹持的C形籽晶由所述C形槽内牵引出的液体晶体变冷后形成所需的C形硅芯，也就是C形硅芯，所述C形硅芯在后续使用中，有效克服了现有实心方或圆硅芯直径较小的弊端，由相同重量的C形硅芯或略大于实心硅芯的C形硅芯，实现多晶棒的快速生长目的，本发明拉制硅芯的方法使用较为简单，大量节约了企业的生产成本，而且人工综合成本也相对较低，可有效的提高生产效率等优点，易于在多晶硅行业推广实施。

【附图说明】

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的模板结构示意图；

图3是图2的向视图；

在图中：1、C形籽晶；2、C形硅芯；3、定位机构；4、模板上面；5、坩埚；6、加热套；7、晶体；8、支撑体；9、C形槽；10、加固点；11、模板。

【具体实施方式】

下面结合实施例对本发明进行进一步的说明；下面的实施例并不是对于本发明的限定，仅作为支持实现本发明的方式，在本发明所公开的技术框架内的任意等同结构替换，均为本发明的保护范围；

结合附图1或2或3所述的C形硅芯的拉制方法，包括用于融化晶体7的坩埚5和加热套6；用于拉制C形硅芯2的模板11结构；所述用于融化晶体7的坩埚5和加热套6，在坩埚5的外部间隔设有加热套6，坩埚5的下部设有支撑体8，模板11设置在坩埚5内，所述模板11的模板上面4设有C形槽9，C形槽9内设有贯通模板11下部面的液体晶体通路；对应模板上面4C形槽9的籽晶夹头上设有C形籽晶1；

所述拉制方法包括如下步骤：

A、前期准备：

把干净的晶体7料放入坩埚5，所述晶体7料的高度不得超出模板11的模板上面4，将晶体7料平整压实，然后将模板11放置在坩埚5内，所述模板11的外缘面或上部面与定位机构3连接，所述模板11与定位机构3随动；坩埚5的支撑体8使所述坩埚5独立且不与加热套6接触；

B、晶体7料的融化：

开启加热套6对坩埚5进行加热至坩埚5内的晶体7料融化，所述的晶体7料融化为液体；

C、拉制硅芯：

籽晶夹头带着C形籽晶1下降，C形籽晶1的籽晶下端插入相匹配模板11的C形槽9中并插入C形槽9内熔化的晶体7料液体中，然后提升C形籽晶1，坩埚5内熔化的晶体7料液会跟随C形籽晶1上升，脱离了模板11的C形槽9晶体结晶形成C形硅芯2；

D、通过上述步骤晶体7料液体便形成了一个新的C形硅芯2体，所述C形籽晶1在籽晶夹头夹带下缓慢上升，便可形成所需长度的成品C形硅芯2；

E、重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程的C形硅芯2拉制。

所述的C形硅芯的拉制方法，步骤C中所述的提升C形籽晶1速度应当控制所述C形硅芯2的两个边厚度均匀。

所述的C形硅芯的拉制方法，所述坩埚5与加热套6之间的间距为3～10公分。

所述的C形硅芯的拉制方法，所述模板11为钨、钼、石墨中任一熔点高于晶体熔点的材质制作；所述模板11的外缘为圆形或多角形。

所述的C形硅芯的拉制方法，在模板11的模板上面4设置的C形槽9相对的模板下面上设有C形通路，所述C形通路是C形槽9下部打有多个贯通至模板11下部面的孔，由所述孔形成融化后晶体7的液体晶体通路。

所述的C形硅芯的拉制方法，所述C形通路是C形槽9下部打有多个贯通至模板11下部面的孔的另一替换结构为C形槽9直接贯通至模板11的下部面；所述C形槽9直接贯通至模板11的下部面；考虑到强度问题，在C形槽9的下部设有至少一个C形槽9槽壁相互连接的加固点10。

所述的C形硅芯的拉制方法，所述模板11的模板上面4设置的C形槽9为至少一个，且所述模板11的模板上面4设置的C形槽9为C形或具有开口的圆形或具有开口的多角形；所述C形槽9设置为多个时，相应的C形籽晶1、籽晶夹头也设置为相同数量，实现同时拉制多根C形硅芯2。

所述的C形硅芯的拉制方法，模板11的外缘面或上部面与定位机构3连接，所述定位机构3与加热套6连接，加热套6为具有上移或下移的动态设置；由于所述加热套6为可以上移或下移，使得坩埚5内的晶体7可以尽可能多的被拉制为C形硅芯2。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (10)

1.一种C形硅芯的拉制方法，包括用于融化晶体(7)的坩埚(5)和加热套(6)；用于拉制C形硅芯(2)的模板(11)结构，其特征是：所述用于融化晶体(7)的坩埚(5)和加热套(6)，在坩埚(5)的外部间隔设有加热套(6)，坩埚(5)的下部设有支撑体(8)，模板(11)设置在坩埚(5)内，所述模板(11)的模板上面(4)设有C形槽(9)，C形槽(9)内设有贯通模板(11)下部面的液体晶体通路；对应模板上面(4)C形槽(9)的籽晶夹头上设有C形籽晶(1)；

所述拉制方法包括如下步骤：

A、前期准备：

把干净的晶体(7)料放入坩埚(5)，所述晶体(7)料的高度不得超出模板(11)的模板上面(4)，将晶体(7)料平整压实，然后将模板(11)放置在坩埚(5)内，所述模板(11)的外缘面或上部面与定位机构(3)连接，所述模板(11)与定位机构(3)随动；坩埚(5)的支撑体(8)使所述坩埚(5)独立且不与加热套(6)接触；

B、晶体(7)料的融化：

开启加热套(6)对坩埚(5)进行加热至坩埚(5)内的晶体(7)料融化，所述的晶体(7)料融化为液体；

C、拉制硅芯：

籽晶夹头带着C形籽晶(1)下降，C形籽晶(1)的籽晶下端插入相匹配模板(11)的C形槽(9)中并插入C形槽(9)内熔化的晶体(7)料液体中，然后提升C形籽晶(1)，坩埚(5)内熔化的晶体(7)料液会跟随C形籽晶(1)上升，脱离了模板(11)的C形槽(9)晶体结晶形成C形硅芯(2)；

D、成品C形硅芯(2)：

通过上述步骤晶体(7)料液体便形成了一个新的C形硅芯(2)体，所述C形籽晶(1)在籽晶夹头夹带下缓慢上升，便可形成所需长度的成品C形硅芯(2)；

E、重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程的C形硅芯(2)拉制。

2.根据权利要求1所述的C形硅芯的拉制方法，其特征是：步骤C中所述的提升C形籽晶(1)速度应当控制所述C形硅芯(2)的两个边厚度均匀。

3.根据权利要求1所述的C形硅芯的拉制方法，其特征是：所述坩埚(5)与加热套(6)之间的间距为3～10公分。

4.根据权利要求1所述的C形硅芯的拉制方法，其特征是：所述模板(11)为钨、钼、石墨中任一熔点高于晶体熔点的材质制作；所述模板(11)的外缘为圆形或多角形。

5.根据权利要求1或4所述的C形硅芯的拉制方法，其特征是：在模板(11)的模板上面(4)设置的C形槽(9)相对的模板下面上设有C形通路，所述C形通路是C形槽(9)下部打有多个贯通至模板(11)下部面的孔，由所述孔形成液体晶体通路。

6.根据权利要求1或4所述的C形硅芯的拉制方法，其特征是：所述C形通路是C形槽(9)下部打有多个贯通至模板(11)下部面的孔的另一替换结构为C形槽(9)直接贯通至模板(11)的下部面。

7.根据权利要求6所述的C形硅芯的拉制方法，其特征是：所述C形槽(9)直接贯通至模板(11)的下部面，在C形槽(9)的下部设有至少一个C形槽(9)槽壁相互连接的加固点(10)。

8.根据权利要求1所述的C形硅芯的拉制方法，其特征是：所述模板(11)的模板上面(4)设置的C形槽(9)为至少一个。

9.根据权利要求1所述的C形硅芯的拉制方法，其特征是：所述模板(11)的模板上面(4)设置的C形槽(9)为C形或具有开口的圆形或具有开口的多角形。

10.根据权利要求1所述的C形硅芯的拉制方法，其特征是：模板(11)的外缘面或上部面与定位机构(3)连接，所述定位机构(3)与加热套(6)连接，加热套(6)为具有上移或下移的动态设置。

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