一种使用区域连续铸造法制作硅单晶的方法技术

本发明专利技术涉及硅单晶晶体生长。对于硅单晶，传统上使用直拉法或区熔法拉制单晶。近些年，也兴起使用铸锭炉进行铸造单晶的生产。本发明专利技术提供一种使用区域连续铸造法，使用未经破碎的普通西门子还原法制作的多晶硅棒作为原料，设置籽晶进行单晶铸造的方法。本发明专利技术旨在发明专利技术一种成本接近传统铸锭，但质量接近区熔单晶的硅单晶制造技术。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及硅单晶晶体生长。对于硅单晶，传统上使用直拉法或区熔法拉制单晶。近些年，也兴起使用铸锭炉进行铸造单晶的生产。本专利技术提供一种使用区域连续铸造法，使用未经破碎的普通西门子还原法制作的多晶硅棒作为原料，设置籽晶进行单晶铸造的方法。本专利技术旨在专利技术一种成本接近传统铸锭，但质量接近区熔单晶的硅单晶制造技术。【专利说明】
:本专利技术涉及晶体生长领域
技术介绍
:对于硅单晶，传统上使用直拉去或区熔法拉制单晶。近些年，也兴起使用铸锭炉进行铸造单晶的生产。直拉法或区熔法拉制单晶质量较好，但是成本较高。使用铸锭炉进行铸造单晶，并不能得到完全的单晶，质量较差。本专利技术提供一种使用区域连续铸造法，使用未经破碎的普通西门子还原法制作的多晶硅棒作为原料进行单晶铸造的方法。本专利技术旨在专利技术一种成本接近传统多晶铸锭，但质量接近甚至高于直拉单晶，仅次于区熔晶体的硅单晶制造技术。
技术实现思路
:本方法旨在通过一种低成本，无污染的连续局部铸造方法；使用未经破碎的普通西门子还原法制作的多晶硅棒作为原料铸造硅晶体的方法。在铸造开始之前，在硅熔区的下方放置预先制备的片状籽晶，从而制造出高质量的硅单晶。该方法使用所谓冷坩埚(即坩埚并不对硅棒传导或者辐射热量，坩埚温度相对硅棒较低，处在所谓冷态。从而避免从高温下，坩埚内的杂质导入硅棒形成污染)对硅棒进行局部熔融加热，硅单晶的质量更高，使用的耗材更少，成本更低。从而使得半导体和太阳能工业获得大量高质量低成本的硅单晶。【专利附图】【附图说明】:I原生还原炉产出的棒状多晶硅2熔融硅3铸造后的硅棒4水冷坩埚及加热器5硅棒上平台6硅棒下平台7预先制备的片状单晶(即籽晶)【具体实施方式】:如图所示设备。从西门子还原炉上取下的未经破碎的普通原生还原硅棒(推荐对硅棒在使用前退火，以消除内应力)截去两端头部后，夹持在(5)硅棒上平台(6)硅棒下平台之间。(4)为水冷坩埚及加热器，内置水冷回路通过感应线圈对熔融硅进行加热。(7)预先切割制备的片状单晶，作为单晶生长的籽晶。铸造晶体时，在(7)预先切割制备的片状单晶上方通过使用(4)水冷坩埚及加热器加热，建立(2)熔区，使得该部分的硅处于熔融状态。控制(2)熔区的位置，使(2)熔区轻微熔去在(7)预先切割制备的片状单晶顶部稍许。待(2)熔区与(7)预先切割制备的片状单晶的固液界面上建立晶体生长条件后，将熔区上提，即可铸造出硅单晶。为了便于控制晶体铸造速度等工艺参数，可以在(4)水冷坩埚及加热器内设计温度及视像传感器进行闭环控制。同时在(5)硅棒上平台(6)硅棒下平台上分别设置称重传感器也可以提供铸造工艺所需要的控制参数。在(4)水冷坩埚及加热器设置导入通道，可以在铸造时对硅棒进预掺杂。掺杂方式可以是气，液，固三相中的任`意一种。【权利要求】1. 权利要求为利用如图所示的区域连续铸造单晶法，使用未破碎的原生西门子还原炉的多晶硅棒，在下部铺设预先制备的硅单晶籽晶进行硅单晶制造的方法。 对本方法进行变通，将籽晶置于原硅棒的上方，(2)熔区向下移动即铸造自上而下，都属于本专利技术权利要求范围。 无论是(4)水冷坩埚和加热器相对固定而硅棒移动,或硅棒相对固定而(4)水冷坩埚和加热器移动，都属于本专利技术权利要求范围。 选择不同的坩埚材料，或者放弃感应加热使用其他加热方式并不构成对本专利技术的合理回避。 使用区域连续铸造配合单晶籽晶，而无论籽晶采用任何形式，进行单晶铸造都在本专利技术权利要求范围中。 使用未破碎的原生西门子还原炉的多晶硅棒作为原料，使用区域连续铸造法制作硅棒，无论是否是铸造单晶都在本专利技术权利要求范围中。 同时使用多个未破碎的原生西门子还原炉的多晶硅棒作为原料，或，在前一未破碎的原生西门子还原炉的多晶硅棒耗尽后投入新的多晶硅棒进行铸造，都在本专利技术权利要求范围之中。 改变(4)水冷坩埚及加热器的形状，使得铸造出的晶棒的截面为圆形，正方形或其它形状，都不构成对本专利技术的合理回避，仍在本专利技术的权利要求范围之内。 本专利技术为如附图所示及具体实现方式中所提供的各种设计元素的有机结合，对其中若干种元素删减修改或者添加，不形成对本专利技术的合理规避。任何熟悉硅材料技术的工程技术人员可以理解这些方法同本专利技术互为等价，不构成对本专利技术的合理规避。2.区域连续铸造法制作单晶硅的铸造工艺控制方法 权利要求为在(4)水冷坩埚及加热器内设计温度及视像传感器，在(5)硅棒上平台(6)硅棒下平台上分别设置称重传感器的方法。使用任一上述传感器提供铸造工艺所需要的控制参数，均为本权利要求的范围。3.区域连续铸造法制作单晶硅的掺杂方法 在(4)水冷坩埚及加热器设置导入通道，可以在铸造时对硅棒进预掺杂。气，液，固三种相态，均为本权利要求的内容范围。【文档编号】C30B29/06GK103668426SQ201210357823【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月21日 优先权日:2012年9月21日 【专利技术者】丁欣 申请人:丁欣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用区域连续铸造法制作硅单晶的方法权利要求为利用如图所示的区域连续铸造单晶法，使用未破碎的原生西门子还原炉的多晶硅棒，在下部铺设预先制备的硅单晶籽晶进行硅单晶制造的方法。对本方法进行变通，将籽晶置于原硅棒的上方，(2)熔区向下移动即铸造自上而下，都属于本专利技术权利要求范围。无论是(4)水冷坩埚和加热器相对固定而硅棒移动，或硅棒相对固定而(4)水冷坩埚和加热器移动，都属于本专利技术权利要求范围。选择不同的坩埚材料，或者放弃感应加热使用其他加热方式并不构成对本专利技术的合理回避。使用区域连续铸造配合单晶籽晶，而无论籽晶采用任何形式，进行单晶铸造都在本专利技术权利要求范围中。使用未破碎的原生西门子还原炉的多晶硅棒作为原料，使用区域连续铸造法制作硅棒，无论是否是铸造单晶都在本专利技术权利要求范围中。同时使用多个未破碎的原生西门子还原炉的多晶硅棒作为原料，或，在前一未破碎的原生西门子还原炉的多晶硅棒耗尽后投入新的多晶硅棒进行铸造，都在本专利技术权利要求范围之中。改变(4)水冷坩埚及加热器的形状，使得铸造出的晶棒的截面为圆形，正方形或其它形状，都不构成对本专利技术的合理回避，仍在本专利技术的权利要求范围之内。本专利技术为如附图所示及具体实现方式中所提供的各种设计元素的有机结合，对其中若干种元素删减修改或者添加，不形成对本专利技术的合理规避。任何熟悉硅材料技术的工程技术人员可以理解这些方法同本专利技术互为等价，不构成对本专利技术的合理规避。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁欣，
申请(专利权)人：丁欣，
类型：发明
国别省市：上海;31