[發明專利]生產多晶硅的裝置和方法以及多晶硅的錠和片

有效

• 申請號: 201410053620.1
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN103789830B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: B·溫納特;M·尤里施;S·艾什勒
• 申請（專利權）人: 弗賴貝格化合物原料有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B11/00;H01L31/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李躍龍

1.通過硅原料的定向凝固由晶體硅制成的錠，其中該錠不含或基本不含碳化硅(SiC)和/或氮化硅(SiN,Si₃N₄)的外來沉淀或夾雜物，其中整塊錠高度的至少90％中的氧濃度在4x10¹⁷cm^-3至1x10¹⁹cm^-3的范圍內，其中根據結構分析，意味著當0.5g獲得的晶體硅樣品溶于20ml HF(38％于水中)和HNO₃(65％于水中)的混合物時，保持最大外來沉淀或夾雜物的平均粒徑低于10μm。

2.權利要求1的錠，其中整塊錠高度的至少90％中的氧濃度在4x10¹⁷cm^-3至1x10¹⁸cm^-3的范圍內。

3.權利要求1的錠，其中整塊錠高度的至少90％中的碳濃度處于1x10¹⁸cm^-3的極限以下。

4.權利要求1的錠，其中整塊錠高度的至少90％中的碳濃度處于6x10¹⁷cm^-3的極限以下。

5.權利要求1的錠，其中通過定向凝固生產的硅是p－或n－摻雜的。

6.權利要求1的錠，其中所述平均粒徑低于1μm。

7.由晶體硅形成的硅片，它是通過將權利要求1至5任一項的由晶體硅制成的錠個別化而獲得的。

8.權利要求7的硅片在生產太陽能電池中的應用。

9.生產晶體硅的方法，它包括如下步驟：

·形成硅原料的熔體，

·進行硅熔體的定向凝固，其中

a)在所述熔體上方提供遮蓋硅熔體的粒狀或熔融物質形式的覆蓋料材料相，以致控制硅熔體中、從而凝固的晶體硅中選自氧、碳和氮的外來原子的濃度；和/或

b)調節和/或控制硅熔體上方氣相中氣體組分的分壓，所述氣體組分選自氧氣、碳氣和氮氣以及含有至少一種選自氧、碳和氮的元素的氣體物質；

其中至少在凝固階段的過程中，在熔體上方建立穩態平衡，

其中穩態平衡表示允許受控制的氣氛，有別于不受控制的沖洗氣流。

10.權利要求9的方法，其特征在于，在同外部隔離的加蓋坩堝內凝固所述硅熔體。

11.權利要求9的方法，其中用熱壁包圍由硅原料形成的熔體，從而預防硅熔體上方氣相中的含氧氣體組分的凝聚。

12.權利要求9的方法，其中至少在凝固硅的階段的過程中使包圍硅熔體或者與其連通的坩堝或熔爐的全部組分達到和/或保持在一定的溫度，該溫度高于氧化硅的凝聚溫度。

13.權利要求9的方法，其中在加熱和/或熔化階段的過程中，也在熔體上方建立穩態平衡。

14.權利要求9的方法，其中根據選自Bridgman凝固(BS)、垂直梯度冷凍(VGF)或熱交換法(HEM)的方法原理進行定向凝固。

15.權利要求9的方法，其中控制和/或減少氧源，所述氧源源于選自下列的任一來源：殘余濕氣、原料的氧化物組分以及通過氣相與硅熔體連通的生產裝置的元素。

16.權利要求15的方法，其中這樣減少源于殘余濕氣的氧源：通過應用已減少了水含量的硅原料，或者在進行凝固以前排空圍繞硅熔體的空間中的殘余濕氣。