[發明專利]一種空心硅芯的拉制方法

有效

• 申請號: 201110408282.5
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN103159215A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 劉朝軒;王晨光
• 申請（專利權）人: 洛陽金諾機械工程有限公司
• 主分類號: C01B33/021
• 分類號: C01B33/021
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及一種空心硅芯，具體地說本發明涉及一種多晶硅或其它晶體材料的空心硅芯的拉制方法。

【背景技術】

已知的，在西門子法生產多晶硅的過程中硅芯搭接技術是一項非常重要的技術，它主要應用于多晶硅生產的一個環節、即還原反應過程。所述的還原反應過程的原理是：還原反應是在一個密閉的還原爐中進行的，在裝爐前先在還原爐內用硅芯搭接成若干個閉合回路，也就是行話中的“搭橋”；每個閉合回路都由兩根豎硅芯和一根橫硅芯形成“∏”字形結構；每一個閉合回路的兩個豎硅芯分別接在爐底上的兩個電極上，兩個電極分別接直流電源的正負極，然后對硅芯進行加熱，加熱中一組搭接好的硅芯相當于一個大電阻，然后向密閉的還原爐內通入氫氣和三氯氫硅，開始進行還原反應；這樣，所需的多晶硅就會在硅芯表面生成。以上所述就是硅芯及其搭接技術在多晶硅生產中的應用。

在現有的西門子法生產多晶硅的過程中，由于所使用的硅芯直徑通常為φ8mm左右的實心硅芯或經過線切割形成的方硅芯，搭接好的硅芯在正常還原反應過程中，生成的硅不斷沉積在硅芯表面，硅芯的表面積也越來越大，反應氣體分子對沉積面(硅芯表面)的碰撞機會和數量也隨之增大，當單位面積的沉積速率不變時，表面積愈大則沉積的多晶硅量也愈多；因此在多晶硅生長時，還原反應時間越長，硅芯的直徑越大，多晶硅的生長效率也越高，這樣不僅可以大大提高生產效率，同時也降低了生產成本；但是現有的實心硅芯或方硅芯在還原中，都無法很好的克服由于搭接“實心硅芯或方硅芯”的硅芯強度較低，由此導致還原過程中所產生的硅芯倒伏現象，給生產帶來不必要的麻煩和成本的增加；硅芯所述的倒伏現象是指硅芯在密閉的容器內進行生長，由于實心圓硅芯或方硅芯本身工藝所帶來的后果是：

1)、實心硅芯；

實心硅芯的直徑通常在8～10MM左右，由8～10MM生長至120～150MM為例，開始時生長較為緩慢，后期隨著直徑的加大，生長速度也隨之加快；如果直接采用大直徑的實心硅芯，則會造成硅芯本體的重量增加；并且在大直徑實心硅芯的拉制過程中，由于要得到較大直徑的硅芯，拉制速度要控制到很慢，生產效率低下；且生長過程中由于直徑較大，拉直難度極高，并且每次僅可以少量的拉制，也就是拉制根數必將受到限制，對于加大直徑問題現有技術中還有很多難點無法克服，同時大直徑硅芯拉制所消耗的電能和保護性氣體也隨之增加，同時大直徑硅芯還不便于后續加工和搬運；

2)、方硅芯；

目前市場上出現了線切割的方硅芯，由于是在線切割過程中，晶體受到金剛石線切割中的微震，使得成品方硅芯內出現較多肉眼難以察覺的微小裂痕，在硅芯生長通電的瞬間對于裂痕的沖擊較大，使得硅芯生長過程中斷裂或倒塌量大幅度增加，輕者導致該組硅芯無法生長，嚴重時導致停爐；那么采用大直徑的硅芯進行搭接來實現多晶棒的快速生長及提高硅芯自身的強度就成了一個本領域技術人員難以克服的技術壁壘；然，對于如何加大硅芯直徑也是本領域技術人員的長期訴求。

【發明內容】

為了克服背景技術中的不足，本發明公開了一種空心硅芯的拉制方法，本發明所述空心硅芯在后續使用中，有效克服了現有實心方或圓硅芯直徑較小的弊端，由相同重量的空心硅芯或略大于實心硅芯的空心硅芯，實現多晶棒的快速生長目的，本發明拉制硅芯的方法使用較為簡單，大量節約了企業成本。

為了實現上述發明的目的，本發明采用如下技術方案：

一種空心硅芯的拉制方法，包括用于融化晶體的坩堝和加熱套；用于拉制管狀硅芯的導模結構；所述用于融化晶體的坩堝和加熱套，在坩堝的外部間隔設有加熱套，坩堝的下部設有支撐體，模板設置在坩堝內，所述模板的模板上面設有環形槽，環形槽內設有貫通模板下部的液體晶體通路；對應模板上面環形槽的籽晶夾頭上設有管狀籽晶；

所述拉制方法包括如下步驟：

A、坩堝放料：

把干凈的晶體料放入坩堝，所述晶體的高度不得超出模板的模板上面，將晶體料平整壓實，然后將模板放置在坩堝內，所述模板的外緣面或上部面與定位機構連接，所述模板與定位機構隨動；坩堝的支撐體使所述坩堝獨立且不與加熱套接觸；

B、加熱坩堝融化晶體料：

開啟加熱套對坩堝進行加熱至坩堝內的晶體料融化，所述的晶體料融化為液體；

C、拉制管狀硅芯：

仔晶夾頭帶著管狀籽晶下降，管狀籽晶的籽晶下端插入相匹配模板的環形槽中并插入環形槽內熔化的晶體料液體中，然后提升管狀籽晶，坩堝內熔化的晶體料液會跟隨管狀籽晶上升，脫離了模板的環形槽晶體結晶形成管狀硅芯；

D、出成品：