一種使用區域連續鑄造法制作硅單晶的方法技術

本發明專利技術涉及硅單晶晶體生長。對于硅單晶，傳統上使用直拉法或區熔法拉制單晶。近些年，也興起使用鑄錠爐進行鑄造單晶的生產。本發明專利技術提供一種使用區域連續鑄造法，使用未經破碎的普通西門子還原法制作的多晶硅棒作為原料，設置籽晶進行單晶鑄造的方法。本發明專利技術旨在發明專利技術一種成本接近傳統鑄錠，但質量接近區熔單晶的硅單晶制造技術。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及硅單晶晶體生長。對于硅單晶，傳統上使用直拉法或區熔法拉制單晶。近些年，也興起使用鑄錠爐進行鑄造單晶的生產。本專利技術提供一種使用區域連續鑄造法，使用未經破碎的普通西門子還原法制作的多晶硅棒作為原料，設置籽晶進行單晶鑄造的方法。本專利技術旨在專利技術一種成本接近傳統鑄錠，但質量接近區熔單晶的硅單晶制造技術。【專利說明】
:本專利技術涉及晶體生長領域
技術介紹
:對于硅單晶，傳統上使用直拉去或區熔法拉制單晶。近些年，也興起使用鑄錠爐進行鑄造單晶的生產。直拉法或區熔法拉制單晶質量較好，但是成本較高。使用鑄錠爐進行鑄造單晶，并不能得到完全的單晶，質量較差。本專利技術提供一種使用區域連續鑄造法，使用未經破碎的普通西門子還原法制作的多晶硅棒作為原料進行單晶鑄造的方法。本專利技術旨在專利技術一種成本接近傳統多晶鑄錠，但質量接近甚至高于直拉單晶，僅次于區熔晶體的硅單晶制造技術。
技術實現思路
:本方法旨在通過一種低成本，無污染的連續局部鑄造方法；使用未經破碎的普通西門子還原法制作的多晶硅棒作為原料鑄造硅晶體的方法。在鑄造開始之前，在硅熔區的下方放置預先制備的片狀籽晶，從而制造出高質量的硅單晶。該方法使用所謂冷坩堝(即坩堝并不對硅棒傳導或者輻射熱量，坩堝溫度相對硅棒較低，處在所謂冷態。從而避免從高溫下，坩堝內的雜質導入硅棒形成污染)對硅棒進行局部熔融加熱，硅單晶的質量更高，使用的耗材更少，成本更低。從而使得半導體和太陽能工業獲得大量高質量低成本的硅單晶。【專利附圖】【附圖說明】:I原生還原爐產出的棒狀多晶硅2熔融硅3鑄造后的硅棒4水冷坩堝及加熱器5硅棒上平臺6硅棒下平臺7預先制備的片狀單晶(即籽晶)【具體實施方式】:如圖所示設備。從西門子還原爐上取下的未經破碎的普通原生還原硅棒(推薦對硅棒在使用前退火，以消除內應力)截去兩端頭部后，夾持在(5)硅棒上平臺(6)硅棒下平臺之間。(4)為水冷坩堝及加熱器，內置水冷回路通過感應線圈對熔融硅進行加熱。(7)預先切割制備的片狀單晶，作為單晶生長的籽晶。鑄造晶體時，在(7)預先切割制備的片狀單晶上方通過使用(4)水冷坩堝及加熱器加熱，建立(2)熔區，使得該部分的硅處于熔融狀態。控制(2)熔區的位置，使(2)熔區輕微熔去在(7)預先切割制備的片狀單晶頂部稍許。待(2)熔區與(7)預先切割制備的片狀單晶的固液界面上建立晶體生長條件后，將熔區上提，即可鑄造出硅單晶。為了便于控制晶體鑄造速度等工藝參數，可以在(4)水冷坩堝及加熱器內設計溫度及視像傳感器進行閉環控制。同時在(5)硅棒上平臺(6)硅棒下平臺上分別設置稱重傳感器也可以提供鑄造工藝所需要的控制參數。在(4)水冷坩堝及加熱器設置導入通道，可以在鑄造時對硅棒進預摻雜。摻雜方式可以是氣，液，固三相中的任`意一種。【權利要求】1. 權利要求為利用如圖所示的區域連續鑄造單晶法，使用未破碎的原生西門子還原爐的多晶硅棒，在下部鋪設預先制備的硅單晶籽晶進行硅單晶制造的方法。 對本方法進行變通，將籽晶置于原硅棒的上方，(2)熔區向下移動即鑄造自上而下，都屬于本專利技術權利要求范圍。 無論是(4)水冷坩堝和加熱器相對固定而硅棒移動,或硅棒相對固定而(4)水冷坩堝和加熱器移動，都屬于本專利技術權利要求范圍。 選擇不同的坩堝材料，或者放棄感應加熱使用其他加熱方式并不構成對本專利技術的合理回避。 使用區域連續鑄造配合單晶籽晶，而無論籽晶采用任何形式，進行單晶鑄造都在本專利技術權利要求范圍中。 使用未破碎的原生西門子還原爐的多晶硅棒作為原料，使用區域連續鑄造法制作硅棒，無論是否是鑄造單晶都在本專利技術權利要求范圍中。 同時使用多個未破碎的原生西門子還原爐的多晶硅棒作為原料，或，在前一未破碎的原生西門子還原爐的多晶硅棒耗盡后投入新的多晶硅棒進行鑄造，都在本專利技術權利要求范圍之中。 改變(4)水冷坩堝及加熱器的形狀，使得鑄造出的晶棒的截面為圓形，正方形或其它形狀，都不構成對本專利技術的合理回避，仍在本專利技術的權利要求范圍之內。 本專利技術為如附圖所示及具體實現方式中所提供的各種設計元素的有機結合，對其中若干種元素刪減修改或者添加，不形成對本專利技術的合理規避。任何熟悉硅材料技術的工程技術人員可以理解這些方法同本專利技術互為等價，不構成對本專利技術的合理規避。2.區域連續鑄造法制作單晶硅的鑄造工藝控制方法 權利要求為在(4)水冷坩堝及加熱器內設計溫度及視像傳感器，在(5)硅棒上平臺(6)硅棒下平臺上分別設置稱重傳感器的方法。使用任一上述傳感器提供鑄造工藝所需要的控制參數，均為本權利要求的范圍。3.區域連續鑄造法制作單晶硅的摻雜方法 在(4)水冷坩堝及加熱器設置導入通道，可以在鑄造時對硅棒進預摻雜。氣，液，固三種相態，均為本權利要求的內容范圍。【文檔編號】C30B29/06GK103668426SQ201210357823【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月21日 優先權日:2012年9月21日 【專利技術者】丁欣 申請人:丁欣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種使用區域連續鑄造法制作硅單晶的方法權利要求為利用如圖所示的區域連續鑄造單晶法，使用未破碎的原生西門子還原爐的多晶硅棒，在下部鋪設預先制備的硅單晶籽晶進行硅單晶制造的方法。對本方法進行變通，將籽晶置于原硅棒的上方，(2)熔區向下移動即鑄造自上而下，都屬于本專利技術權利要求范圍。無論是(4)水冷坩堝和加熱器相對固定而硅棒移動，或硅棒相對固定而(4)水冷坩堝和加熱器移動，都屬于本專利技術權利要求范圍。選擇不同的坩堝材料，或者放棄感應加熱使用其他加熱方式并不構成對本專利技術的合理回避。使用區域連續鑄造配合單晶籽晶，而無論籽晶采用任何形式，進行單晶鑄造都在本專利技術權利要求范圍中。使用未破碎的原生西門子還原爐的多晶硅棒作為原料，使用區域連續鑄造法制作硅棒，無論是否是鑄造單晶都在本專利技術權利要求范圍中。同時使用多個未破碎的原生西門子還原爐的多晶硅棒作為原料，或，在前一未破碎的原生西門子還原爐的多晶硅棒耗盡后投入新的多晶硅棒進行鑄造，都在本專利技術權利要求范圍之中。改變(4)水冷坩堝及加熱器的形狀，使得鑄造出的晶棒的截面為圓形，正方形或其它形狀，都不構成對本專利技術的合理回避，仍在本專利技術的權利要求范圍之內。本專利技術為如附圖所示及具體實現方式中所提供的各種設計元素的有機結合，對其中若干種元素刪減修改或者添加，不形成對本專利技術的合理規避。任何熟悉硅材料技術的工程技術人員可以理解這些方法同本專利技術互為等價，不構成對本專利技術的合理規避。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁欣，
申請(專利權)人：丁欣，
類型：發明
國別省市：上海;31