ES2333025T3 - Procedimiento para transportar particulas solidas de silicio. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el transporte de partículas sólidas de silicio, de geometría irregular, hasta una fusión de silicio, a partir de la cual se fabrica silicio sólido por medio de una cristalización, aportándose a las partículas sólidas de silicio, de geometría irregular, tal como material de silicio quebrado, a modo de primeras partículas sólidas, unas segundas partículas sólidas, que están constituidas por silicio o que lo contiene, de geometría regular, tal como una geometría esférica o una geometría elipsoide, para el transporte por medio de un fluido a través de, al menos, un tubo o de un sistema tubular, que presenta una curvatura o varias curvaturas y/o que presente un codo o varios codos.

Description

Procedimiento para transportar partículas sólidas de silicio.

La invención se refiere a un procedimiento para llevar a cabo el transporte de partículas sólidas de silicio de geometría irregular hasta una fusión de silicio, a partir de la cual se prepara silicio sólido por medio de una cristalización.

En la técnica de los semiconductores son utilizados monocristales de silicio a modo de substrato para elementos componentes micromecánicos o dichos monocristales de silicio son utilizados para células solares. Para la obtención de los monocristales de silicio son empleados, de manera preponderante, el procedimiento Czochralski o la técnica de la zona en flotación (Float Zone). Ocasionalmente es empleado, también, el procedimiento vertical de Bridgeman o son empleadas técnicas de crecimiento a partir de una solución metálica, como la que es empleada en la epitaxia en fase líquida.

En la fabricación de células solares, el silicio es fabricado en forma de bloques gruesos según diversos procedimientos para llevar a cabo la cristalización en bloque. En este caso, se forman bloques de silicio de cristales groseros por medio de un simple enfriamiento o por medio de una solidificación orientada de la fusión, cuyos bloques tienen un tamaño de grano situado en el intervalo comprendido entre 1 mm y algunos centímetros.

De igual modo, es conocido dejar que se cristalice silicio directamente, a partir de una fase líquida en fusión, en forma de un disco con un espesor regulado de manera definida. Estos procedimientos están constituidos por los procedimientos denominados de crecimiento en banda, a los cuales pertenecen el "Edge-Defined Film-fed Growth" de la firma RWE Schott Solar GmbH, el procedimiento lineal de crecimiento en banda "Continous String Ribbon Growth" de la firma Evergreen Solar Inc. así como el procedimiento "Ribbon Growth on Substrates" de la firma Bayer AG.

En el caso del procedimiento de crecimiento en banda es importante la carga con material de partida de los crisoles denominados de crecimiento de los cristales, con el fin de poder someter a crecimiento de manera reproducible los discos de silicio a partir de la fusión de silicio que está presente en el crisol. En las instalaciones de construcción tradicional son cargados a mano con granos de granulado los correspondientes crisoles de crecimiento de los cristales, cuyos granos de granulado tienen un tamaño de varios centímetros, que son denominados poli-silicio. Este poli-silicio presenta un elevado grado de pureza. De este modo, cuando se reutilice el silicio, que presente una pureza menor y, ante todo, cuando se utilice para la fabricación de células solares, debido al menor precio del material, son reutilizados trozos tal como paneles reciclados, cristales defectuosos o recortes procedentes de un aserrado tales como cabezas y colas así como trozos laterales y marginales de cristales o de recortes de material de colada en bloque, de barras de poli-silicio defectuosas o similares, fabricados según el procedimiento de Czochralski o según el procedimiento de la técnica de la zona en flotación (Float-Zone).

Se conocen procedimientos continuos, en los cuales se alimenta el material de partida cristalino en forma sólida o líquida al crisol de fusión, mientras que se lleva a cabo el crecimiento de los cristales, ante todo en el caso del procedimiento de Czochralski y en el caso del procedimiento Edge-Defined Film-fed Growth. Desde luego, precisamente el procedimiento, que ha sido citado en último lugar, requiere el aporte continuo de pequeñas partículas cristalinas con un tamaño del orden de magnitud de algunos milímetros, que tienen que ser aportadas a la fusión, durante el proceso de cristalización, en la cuantía en que es retirado el material de la fusión por el cristal en crecimiento.

De conformidad con el estado de la técnica, se utilizan partículas esféricas de silicio, que son separadas a elevadas temperaturas a partir de un lecho fluidificado por medio de una separación en fase gaseosa de silano, a una temperatura comprendida entre 600ºC y 900ºC, o de triclorosilano, a una temperatura comprendida entre 1.000ºC y 1.300ºC, en hidrógeno reductor. En la actualidad pueden ser suministradas a mayor escala las partículas, que son separadas a partir del silano. Sin embargo, estas partículas son muy caras debido a las elevadas exigencias de pureza por parte de la industria de los semiconductores.

En el caso del relleno en continuo del crisol de crecimiento de los cristales se presenta el inconveniente de que se dificulta el acceso al crisol de crecimiento de los cristales - que puede denominarse también crisol de fusión - como consecuencia del apantallado térmico necesario. Por lo tanto, se requieren técnicas de transporte especiales en un sistema tubular especial. En este caso, se alimentan al crisol, según el estado de la técnica, partículas esféricas de tamaño definido a través de canalones, o por medio de la fuerza de la gravedad, por medio de una corriente gaseosa en un tubo.

En la publicación US-A-4,016,894 puede verse un procedimiento para la reducción de la pérdida de presión de un fluido en circulación, según el cual se alimenta una mezcla constituida por polvo higroscópico y por polvo hidrófugo. Como material entra en consideración una mezcla constituida por dióxido de silicio y óxido de polietileno o por dióxido de silicio y poliacrilamida.

Se conoce por la publicación US-A-5,683,503 un procedimiento para el transporte de pasta de hormigón, aportándose aditivos para mejorar el transporte. En este caso puede tratarse de carbonato de sodio, de óxido de polietileno, de hidroxietilcelulosa o de carboximetilcelulosa.

La publicación EP-A 1 245 703 se refiere a un procedimiento para la obtención de un material compuesto con una matriz que contiene SiO_{2}, en la que está incrustada un granulado de vidrio de cuarzo.

Se conoce por la publicación GB-A-1 406 650 un procedimiento, según el cual se transportan por medio de un gas fibras de polietileno con grumos de polietileno.

La publicación WO-A-87/01362 describe un procedimiento, según el cual se transporta carbón grueso mezclado con partículas de polvo, tal como carbón en polvo, con ayuda de dióxido de carbono líquido.

De conformidad con la publicación WO-A-90/14450 se conducen partículas de silicio desde un silo de almacenamiento, por medio de la fuerza de la gravedad, hasta un depósito, desde cuyo depósito se lleva a cabo un transporte adicional. por medio de una corriente gaseosa a través de un tubo que discurre verticalmente, hasta una fusión de silicio. Las partículas de silicio presentan una forma globular y tienen aproximadamente la misma masa y el mismo volumen. Se desprende de la publicación WO-A-91/05723 una forma de proceder con el mismo
principio.

En la publicación WO-A-86/06764 se propone, para llevar a cabo el crecimiento de un monocristal de silicio, alimentar esferas de silicio procedentes de, al menos, dos silos de almacenamiento, a una fusión, a partir de la cual se lleva a cabo el crecimiento del monocristal, estando dopadas de manera diferente las partículas de silicio en los silos de almacenamiento individuales.

De conformidad con la publicación US-A-5,242,531 se hacen crecer cristales de silicio según el procedimiento de Czochralski, alimentándose material de partida de silicio a una fusión, por medio de la fuerza de la gravedad.

De conformidad con la publicación US-A-6,090,199 se alimenta granulado a una fusión por medio de una cinta transportadora para llevar a cabo el crecimiento de cristales procedentes de materiales semiconductores, cuyo granulado se dispone previamente sobre la cinta transportadora por medio de una tolva.

La presente invención tiene como fundamento el problema de desarrollar un procedimiento del tipo citado al principio de tal manera, que puedan transportarse hasta una fusión de silicio incluso trozos u otras partículas de material sólido, que presenten una geometría irregular, en la cuantía deseada perfectamente dosificada sin que se produzca el peligro de que las partículas permanezcan retenidas en el tubo o bien en el sistema tubular que conduce las partículas y que, por lo tanto, puedan conducir a obstrucciones.

Para resolver el problema se propone un procedimiento para transportar partículas sólidas de silicio de geometría irregular hasta una fusión de silicio, a partir de la cual se fabrica silicio sólido por medio de una cristalización, aportándose a las partículas sólidas de silicio de geometría irregular, tal como material de silicio quebrado, como primeras partículas sólidas, segundas partículas sólidas, constituidas por silicio o que lo contienen, de geometría regular, tal como una geometría esférica o elipsoide para el transporte por medio de un fluido a través de un tubo o de un sistema tubular, que presente, al menos, una curvatura o varias curvaturas y/o un codo o varios codos.

De conformidad con la invención, se aportan segundas partículas de material sólido para transportar partículas de material sólido de geometría irregular, a modo de medio de transporte, además del fluido de transporte, que es un gas, cuyas segundas partículas de material sólido presentan una geometría regular tal como una geometría globular o una geometría elipsoide. Estas segundas partículas provocan una aptitud a la fluencia mejorada de las primeras partículas de material sólido de tal manera, que como consecuencia se asegura que puedan ser aportadas a una fusión en la cuantía necesaria y dosificada, por ejemplo partículas de silicio. Por lo tanto, se ofrece, por ejemplo, la posibilidad de emplear material desmenuzado de partículas de silicio económicas, tales como trozos de cristales, paneles rotos reciclados, cristales defectuosos quebrados o recortes procedentes de un aserrado, por citar sólo algunos ejemplos, que son fundidos.

Las enseñanzas, de conformidad con la invención, ofrecen un procedimiento de transporte en seco para partículas, tal como granulado quebrado, que presente cualquier forma, con una amplia distribución del tamaño de grano. En este caso, se presenta la posibilidad de utilizar un sistema tubular que presente codos o curvaturas sin que se produzca el peligro de una obstrucción. Por consiguiente, son transportados hasta un crisol, en el caso del crecimiento de los cristales, partículas de silicio esféricas, que tienen una forma regular, con trozos de silicio, que tienen una forma irregular. En este caso, pueden estar abarcados por los trozos, que tienen una forma irregular, granulados, granos o partículas en forma de plaquetas, procedentes de silicio quebrado. Como productos de partida deben citarse barras de poli-silicio para deposición de vapores químicos (CVD), trozos de bloques multicristalinos, trozos y partes finales de monocristales de silicio, así como trozos de paneles monocristalinos o multicristalinos.

La velocidad de transporte y la homogeneidad del transporte dependen de las relaciones entre las partículas gruesas y las partículas pequeñas. En este caso, la velocidad de transporte disminuye a medida que aumenta la proporción en material que tiene una forma irregular. Pueden conseguirse resultados de transporte especialmente buenos cuando la proporción del primer material sólido en forma de partículas, que presentan una geometría externa irregular, corresponda aproximadamente entre un 1 y aproximadamente un 50% de la cantidad total de las primeras y de las segundas partículas de material sólido.

De igual modo, las primeras partículas deben presentar un tamaño de grano comprendido entre 0,3 mm y 5 mm, de manera preferente situado en el intervalo comprendido entre 0,5 mm y 3,0 mm.

Con el fin de minimizar el efecto de las esquinas y de los bordes en el sistema tubular, la relación entre longitud y anchura del granulado debería ser < 3. Independientemente de esto, la aptitud a la fluencia aumenta a medida que aumenta la proporción de las segundas partículas, es decir de las partículas esféricas.

El origen de la disminución de la velocidad de transporte con una relación entre longitud y anchura > 3 para las primeras partículas de material sólido, podría ser el que, en este caso, podrían anclarse granos del granulado y, por lo tanto, podrían obstruir el tubo o bien el sistema tubular, a través del cual son transportadas las partículas. Sin embargo, cuando se mezclan de manera homogénea cuerpos correspondientemente alargados, con una relación entre longitud y anchura < 3, con material capaz de fluir, de tamaño más pequeño, es decir con las segundas partículas que presentan una geometría esférica, se mejora la velocidad de transporte puesto que, en este caso, las primeras partículas de material sólido están casi rodeadas por las segundas partículas de material sólido y son transportadas por medio de las mismas.

Por otra parte, la invención prevé que las primeras partículas de material sólido presenten una longitud L máxima, que sea igual o menor que el radio del tubo o bien del sistema tubular, a través del cual son transportadas las partículas.

Se produce una mejora de la aptitud al transporte cuando se aporten paquetes específicos de fluido, es decir paquetes de gas para el transporte, con lo cual las partículas son mullidas por el fluido. De este modo, las acumulaciones transportadas de partículas de material sólido reciben una modificación de su disposición relativa entre sí de tal manera, que pueden ser superados mejor obstáculos tales como arcos, esquinas o bordes o bien superficies rugosas y desniveladas del tubo o bien del sistema tubular. Por lo tanto, se aumenta la aptitud a la fluencia del material. Por consiguiente, un desarrollo de la invención prevé que el fluido sea enviado al tubo de manera pulsada. De la misma manera, existe la posibilidad de que las partículas de material sólido sean aceleradas en secciones del sistema tubular. Independientemente de lo que acaba de decirse, se ha previsto, de manera preferente, que sea utilizado como fluido un gas constituido por aire a presión, por nitrógeno, por argón y/o por dióxido de carbono o por una mezcla de éstos.

Otra configuración preferente de la invención prevé que las partículas de material sólido, que son alimentadas a la fusión de silicio, sirvan para el dopaje de la fusión. En otras palabras, la fusión de silicio es dopada, de manera especial, por medio de los elementos de dopaje que están presentes en las primeras partículas de material sólido. Con esta finalidad, pueden prepararse granos de silicio altamente dopados a partir de trozos dopados por medio de un desmenuzado y pueden mezclarse con partículas de material sólido no dopadas en la relación proporcional correspondiente al dopaje deseado en los cristales que deben ser sometidos a un crecimiento, cuyas partículas de material sólido no dopadas presentan, de manera preferente, una geometría esférica, es decir una geometría en forma globular.

Como materiales para el dopaje pueden ser empleados materiales dopados con boro y/o dopados con fósforo. Así mismo pueden ser empleados otros elementos del grupo III del Sistema Periódico tales como el Al, el Ga, el In y/o del grupo V del Sistema Periódico tales como el As, el Sb.

Un dopaje de la fusión se lleva a cabo por ejemplo aportándose al material no dopado, que está constituido por primeras partículas, que presentan una forma irregular, y por segundas partículas esféricas, trozos de un cristal altamente dopado con un tamaño comprendido entre 0,3 y 10 mm, de manera preferente comprendido entre 0,5 y 3,0 mm. Esto se lleva a cabo desmenuzándose, por ejemplo, un cristal altamente dopado con un dopaje p_{1} y mezclándose proporcionalmente los trozos de conformidad con el dopaje deseado de la fusión.

De manera alternativa, puede aprovecharse material dopado con un dopaje p_{i} constituido por primeras partículas, que presentan una forma irregular, y por segundas partículas esféricas, mezclándose un material no dopado de tal manera que se produzca un dopaje resultante p_{r} de conformidad con la ecuación:

m_{i}p_{1} + m_{2}p_{2} + ... + m_{n}p_{n} = (m_{1} + m_{2} + ... + m_{n})p_{r},

siendo m_{i} las masas individuales de las partes de Si con el dopaje correspondiente p_{i}.

La invención se caracteriza también porque se mezclan primeras partículas de material sólido altamente dopadas con un dopaje p^{+}_{1}, p^{+}_{2}, ..., p^{+}_{n} con la concentración de dopaje p^{+}_{i} con 1 x 10^{17} cm^{-3} \leq p^{+}_{i} \leq 1 x 10^{20} cm^{-3}, de manera especial con p^{+}_{i}: 1 x 10^{18} cm^{-3} \leq p^{+}_{i} \leq 1 x 10^{19} cm^{-3}, en cantidades comprendidas entre m^{+}_{1} y m^{+}_{n} junto con segundas partículas de material sólido menos dopadas con las concentraciones p_{1}, p_{2}, ..., p_{m} con la concentración de dopaje p_{j} con
1 x 10^{13} cm^{-3} \leq P_{j} \leq 1 x 10^{17} cm^{-3}, especialmente con p_{j}: 1 x 10^{14} cm^{-3} \leq p_{j} \leq 1 x 10^{16} cm^{-3}, en cantidades comprendi-
das entre m_{l} y m_{m} de tal manera, que se produzca un dopaje resultante de la fusión p_{r}, cumpliéndose la ecuación:

1

De manera especial, la invención se caracteriza por un procedimiento continuo para la obtención de silicio sólido por medio de una cristalización del silicio a partir de una fusión de silicio, especialmente para la obtención de discos de silicio según el procedimiento Edge-Defined Film-fed Growth (EFG), aportándose a la fusión silicio cristalino, en forma de un material sólido, a partir de un recipiente, porque el material sólido está constituido, o porque contiene al menos, primeras y segundas partículas de material sólido, porque las primeras partículas de material sólido están constituidas por silicio quebrado y las segundas partículas de silicio presentan una geometría esférica, y porque el material sólido es transportado por medio de un fluido tal como un gas. En este caso se transporta el material sólido a través de un tubo, que atraviesa a la fusión por su centro o que está rodeado concéntricamente por la misma. Las partículas de material sólido son desviadas por medio de un elemento deflector, que presenta una geometría en forma globular, que está dispuesto por encima del tubo, en el sentido dirigido hacia el recipiente. Por otra parte, las partículas de material sólido son conducidas hasta la fusión por medio de un elemento de repulsión, que presenta una geometría en forma de sección de casquete esférico que discurre en la zona de la fusión por el lado del borde externo que rodea al tubo.

Otros detalles, ventajas y características de la invención se desprenden no solamente de las reivindicaciones, de las características que pueden verse en las mismas - por sí mismas y/o en combinación -, sino también a partir de la descripción que sigue del ejemplo de realización preferente que puede verse en el dibujo.

Se muestra:

en la figura 1 una representación del principio de la disposición para la conducción de las partículas de silicio hasta una fusión y

en la figura 2 un diagrama de una velocidad de transporte en función de las partículas.

En la figura 1 se ha representado una disposición puramente de principio, por medio de la cual se aportan partículas de material sólido constituidas por silicio o que contienen silicio, a una fusión de silicio 12 que está presente en un crisol de fusión, que está configurado en forma de canal de colada 10.

A partir del canal de colada 10 o bien a partir de la fusión de silicio 12 se dejara crecer un cuerpo hueco constituido por silicio cristalino de conformidad con el procedimiento de crecimiento en banda Edge-Defined Film-fed Growth (EFG). Se han designado con los números de referencia 14 y 16 secciones, es decir piezas planas en forma de disco del cuerpo hueco. Con el fin de aportar partículas de silicio perfectamente dosificadas en función de la cantidad del silicio cristalizado a partir de la fusión 12, se ha previsto un sistema tubular que comprende una sección tubular 18, a través del cual son transportadas las partículas de silicio, especialmente por medio de un fluido gaseoso. El tubo 18 discurre a lo largo de la línea de simetría imaginaria 25 del canal de colada 10. Por encima del tubo 18 o bien de su abertura 20 se ha dispuesto un elemento deflector 22, que presenta la geometría de un cono colocado con el vértice hacia abajo. Por consiguiente, las partículas transportadas a partir del tubo 18 son desviadas cuando se produce su encuentro con elemento deflector 22 (flecha 24), con objeto de guiarlas hasta la fusión 12 por medio de un elemento de repulsión 26. El elemento de repulsión 26 rodea concéntricamente al tubo 18 y presenta una geometría en forma de sección de casquete esférico, es decir que presenta una geometría casi en forma de paraguas, cuyo borde periférico 28 termina por encima de la fusión 12. De este modo, se asegura que lleguen específicamente hasta la fusión 12 las partículas de silicio que son guiadas a lo largo de la superficie del elemento de repulsión 26, sin que exista el peligro de que se produzca una colisión sobre el cuerpo hueco constituido por silicio cristalino.

El elemento deflector 22 debería presentar de manera especial una forma de cilindro circular puesto de punta, siendo el ángulo \alpha comprendido entre la superficie lateral y el eje central 30º \leq \alpha \leq 60º, de manera especial \alpha \approx 45º.

El diámetro en la superficie de la base del elemento deflector 22 toma un valor d. Por el contrario el elemento de repulsión 26 presenta en la base un diámetro D. Entre los diámetros d y D debería cumplirse la relación geométrica 0,2 \leq d/D < 0,8.

El material de silicio está constituido por primeras y por segundas partículas de silicio, presentando las primeras partículas una geometría irregular y presentando las segundas partículas una geometría esférica. Por medio de la mezcla de las primeras partículas de silicio y de las segundas partículas de silicio se asegura que se lleve a cabo un transporte sin problemas de las primeras partículas, que presentan una geometría irregular, a través del sistema tubular, que presenta arcos y, en caso dado, acodamientos, sin que se produzca el peligro de una aglomeración de las partículas entre sí o un depósito en el tubo. Esto está producido por las segundas partículas de silicio, que sirven casi como substancia portadora para las primeras partículas de silicio. A título de primeras partículas de silicio entran en consideración, de manera especial, material de silicio quebrado. De este modo, pueden ser empleados como trozos de partida barras de poli-silicio CVD, trozos de bloques multicristalinos, trozos y piezas extremas de monocristales de silicio así como trozos de paneles monocristalinos y multicristalinos. En función de esto puede ser utilizado material de partida de silicio relativamente económico, con objeto de dejar crecer los cuerpos huecos de silicio.

Por otra parte, se produce la ventaja de que las primeras partículas de silicio, que presenten una geometría superficial irregular, pueden estar constituidas por trozos residuales dopados, con lo cual puede producirse un dopaje específico de la fusión 12. Como materiales para el dopaje entran en consideración el boro y el fósforo así como también elementos del grupo III del Sistema Periódico tales como el Al, el Ga, el In o del grupo V del Sistema Periódico tales como el As y el Sb. De manera especial, se da la posibilidad de ajustar económicamente la concentración de dopaje en la fusión 12 a valores de 1 \cdot 10^{17} cm^{-3} hasta 1 \cdot 10^{20} cm^{-3}, de manera preferente en el intervalo comprendido entre 1 \cdot 10^{18} cm^{-3} hasta 1 \cdot 10^{19} cm^{-3}, por medio de una mezcla específica, desde el punto de vista cuantitativo, de las primeras partículas, que contienen los materiales de dopaje, con las segundas partículas.

Con el fin de aumentar la aptitud al transporte puede utilizarse como fluido de transporte un gas especialmente pulsado que se envía a través del sistema tubular. De la misma manera, puede llevarse a cabo una aceleración de las partículas por tramos por medio de conexiones en el sistema tubular o de modificaciones de la sección transversal del tubo, con lo cual se verifica un mezclado adicional de las partículas entre sí y, por lo tanto, puede mejorarse la aptitud a la fluencia.

Las partículas de silicio, que presentan una geometría irregular, deberían presentar una relación máxima entre longitud y anchura < 3. Por otra parte, la longitud máxima debería ser menor que el radio del tubo 18 o bien menor que el radio mínimo de una sección existente en el sistema tubular.

Por otra parte, se ha previsto que la temperatura del elemento de repulsión 26 o bien del elemento deflector 22 se encuentre en el intervalo comprendido entre 300ºC y 1.200ºC, de manera preferente entre 1.000ºC y 1.120ºC. Con ayuda de esta medida se asegura que la fusión 12 no reciba una variación de temperatura en el momento de la inmersión de las partículas en una magnitud tal que se influencie la calidad del cuerpo hueco 14, 16 a ser sometido a un crecimiento.

Así mismo, el elemento deflector 22 y el elemento de repulsión 26, que presentan una geometría en forma de cono, deberían ajustarse, en cuanto a su geometría, a la morfología y a la relación de mezcla de las partículas de material sólido.

Debe indicarse, con fines explicativos, que el ángulo del cono del elemento deflector debe encontrarse entre 30º y 45º, cuando las partículas irregulares (agujas largas con una relación entre la longitud y la anchura \approx 3) estén presentes en una mayor relación de mezcla, con objeto de que las partículas sean reflectadas de la manera más horizontal posible y que sean aceleradas sobre la parábola de vuelo de la forma más amplia posible sobre el elemento de repulsión.

El ángulo del elemento de repulsión debería ser mayor que 35º, de manera preferente mayor que 40º, cuando el número de las partículas irregulares suponga más de un 10%, puesto que las partículas irregulares se resbalan sin problemas con ángulos > 40º. Cuando el ángulo toma un valor < 30º - 40º, el material tiene tendencia a permanecer en posición horizontal.

Las partículas alargadas con una anchura B y con una longitud L deberían estar dimensionadas de tal manera que la longitud fuese L \leq 3B. De igual modo, el radio de curvatura del tubo, a través del cual son transportadas las partículas, debería corresponder al menos a seis veces la anchura B.

La velocidad de transporte de las partículas de silicio, que son alimentadas a la fusión 12, depende de la relación cuantitativa entre las primeras partículas de silicio y las segundas partículas de silicio. Esta velocidad de transporte se pone de manifiesto por medio de la figura 2. En esta figura se ha representado la cantidad transportada en relación entre las partículas irregulares y las partículas de forma globular. En este caso, el material 1 presenta primeras partículas irregulares que el material 2. Cuando en la mezcla, a ser transportada, no estén contenidas partículas de material sólido irregulares, será igual la cantidad transportada por unidad de tiempo. A medida que aumenta la proporción de las partículas de material sólido con una geometría irregular, disminuye la cantidad transportada por unidad de tiempo, mostrando una mayor caída la mezcla que contiene las partículas de material sólido irregulares.

Claims (16)

1. Procedimiento para el transporte de partículas sólidas de silicio, de geometría irregular, hasta una fusión de silicio, a partir de la cual se fabrica silicio sólido por medio de una cristalización, aportándose a las partículas sólidas de silicio, de geometría irregular, tal como material de silicio quebrado, a modo de primeras partículas sólidas, unas segundas partículas sólidas, que están constituidas por silicio o que lo contiene, de geometría regular, tal como una geometría esférica o una geometría elipsoide, para el transporte por medio de un fluido a través de, al menos, un tubo o de un sistema tubular, que presenta una curvatura o varias curvaturas y/o que presente un codo o varios codos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la proporción de las primeras partículas sólidas está comprendida entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 50% de la cantidad total de las primeras y segundas partículas sólidas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas sólidas son transportadas por medio de paquetes fluidos, alimentándose de manera especial el fluido al tubo o bien al sistema tubular de manera pulsada a intervalos de tiempo regulares o irregulares.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las primeras partículas sólidas presentan una forma alargada con una anchura B y una longitud L con una relación entre la longitud y la anchura de L : B con un valor aproximado \leq 3.

5. Procedimiento según al menos la reivindicación 4, caracterizado porque la longitud L de las primeras partículas sólidas es, como máximo, el radio del tubo.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como material de silicio quebrado se emplean trozos de barras de poli-silicio CVD, trozos de bloques multicristalinos, trozos y/o piezas extremas de monocristales de silicio, trozos de paneles monocristalinos y/o multicristalinos.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el silicio fundido es dopado por medio de elementos de dopaje que están presentes en las primeras partículas de material sólido, empleándose de manera especial como elemento de dopaje el boro, el fósforo, los elementos del grupo III y/o del grupo V del Sistema Periódico.

8. Procedimiento según al menos la reivindicación 7, caracterizado porque las primeras partículas de material sólido altamente dopadas con el dopaje p^{+}_{1}, p^{+}_{2}, ..., p^{+}_{n} con la concentración de dopaje p^{+}_{i} con 1 x 10^{17} cm^{-3} \leq p^{+}_{i} \leq 1 x 10^{20} cm^{-3}, especialmente con p^{+}_{i}: 1 x 10^{18} cm^{-3} \leq p^{+}_{i} \leq 1 x 10^{19} cm^{-3}, en las cantidades m^{+}_{l} hasta m^{+}_{n} se mezclan junto con segundas partículas de material sólido menos dopadas con concentraciones p_{1}, p_{2}, ..., p_{m} con la concentración de dopaje p_{j} con 1 x 10^{13} cm^{-3} \leq p_{j} \leq 1 x 10^{17} cm^{-3}, especialmente con p_{j}: 1 x 10^{14} cm^{-3} \leq p_{j} \leq 1 x 10^{16} cm^{-3}, en las cantidades m_{l} hasta m_{m}, de tal manera que se produzca un dopaje resultante de la fusión p_{r}, cumpliéndose la ecuación:

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9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de material sólido son aceleradas en una o en varias secciones del tubo o del sistema tubular, al menos único.

10. Procedimiento para la obtención de silicio sólido por medio de la cristalización del silicio a partir de una fusión de silicio, aportándose material sólido a la fusión de silicio constituida por silicio o que lo contenga, de acuerdo con el silicio cristalizado retirado a partir de la fusión de silicio que está presente en un recipiente, caracterizado porque el material sólido está constituido por primeras partículas de material sólido y por segundas partículas de material sólido o al menos las contiene, porque las primeras partículas de material sólido están constituidas por material de silicio quebrado y las segundas partículas de material sólido presentan una geometría esférica o elipsoide y porque el material sólido es transportado por medio de un fluido.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el material sólido es transportado a través de un tubo, que atraviesa a la fusión en su centro o que está rodeado concéntricamente por la misma, porque las partículas de material sólido sufren una desviación en el sentido dirigido hacia el recipiente por medio de un elemento deflector que está dispuesto por encima del tubo, que presenta una geometría en forma de cono y porque las partículas de material sólido son conducidas hasta la fusión a través de un elemento de repulsión que discurre en la zona de la fusión que rodea al tubo por el lado del borde externo, que presenta una geometría en forma de sección de casquete esférico.

12. Procedimiento según la reivindicación 1 o 10, caracterizado porque como fluido se emplea un gas constituido por aire a presión, por nitrógeno, por argón y/o por dióxido de carbono o por una mezcla de estos.

13. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque los discos de silicio se fabrican según el procedimiento de crecimiento en banda Edge-Defined Film-fed Growth.

14. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el elemento deflector, que presenta una geometría en forma de cono, y el elemento de repulsión están ajustados en cuanto a su geometría a la morfología y a la relación de mezcla de las partículas de material sólido.

15. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la temperatura del elemento de repulsión y/o del elemento deflector se ajusta en el intervalo comprendido entre 300ºC y 1.200ºC, de manera preferente comprendido entre 1.000ºC y 1.120ºC.

16. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el elemento deflector, que presenta una geometría en forma de cono, presenta un ángulo de apertura \alpha preferentemente con un valor 30º \leq \alpha \leq 60º, siendo \alpha especialmente de 45º aproximadamente, y en su base presenta un diámetro d y el elemento de repulsión presenta en su base un diámetro D, cumpliéndose la relación 0,2 \leq d/D \leq 0,8.