專利名稱:一種c形硅芯的拉制方法
一種C形硅芯的拉制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種C形硅芯,具體地說(shuō)本發(fā)明涉及一種多晶硅或其它晶體材料的C形娃芯的拉制方法。
背景技術(shù):
已知的,在西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅的過(guò)程中硅芯搭接技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的技術(shù),它主要應(yīng)用于多晶硅生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)、即還原反應(yīng)過(guò)程。所述的還原反應(yīng)過(guò)程的原理是:還原反應(yīng)是在一個(gè)密閉的還原爐中進(jìn)行的,在裝爐前先在還原爐內(nèi)用硅芯搭接成若干個(gè)閉合回路,也就是行話中的“搭橋”;每個(gè)閉合回路都由兩根豎硅芯和一根橫硅芯形成“Π”字形結(jié)構(gòu);每一個(gè)閉合回路的兩個(gè)豎硅芯分別接在爐底上的兩個(gè)電極上,兩個(gè)電極分別接直流電源的正負(fù)極,然后對(duì)硅芯進(jìn)行加熱,加熱中一組搭接好的硅芯相當(dāng)于一個(gè)大電阻,然后向密閉的還原爐內(nèi)通入氫氣和三氯氫硅,開(kāi)始進(jìn)行還原反應(yīng);這樣,所需的多晶硅就會(huì)在硅芯表面生成。以上所述就是硅芯及其搭接技術(shù)在多晶硅生產(chǎn)中的應(yīng)用。在現(xiàn)有的西門(mén)子法生產(chǎn)多晶硅的過(guò)程中,由于所使用的硅芯直徑通常為Φ8πιπι左右的實(shí)心硅芯或經(jīng)過(guò)線切割 形成的方硅芯,搭接好的硅芯在正常還原反應(yīng)過(guò)程中,生成的娃不斷沉積在娃芯表面,娃芯的表面積也越來(lái)越大,反應(yīng)氣體分子對(duì)沉積面(娃芯表面)的碰撞機(jī)會(huì)和數(shù)量也隨之增大,當(dāng)單位面積的沉積速率不變時(shí),表面積愈大則沉積的多晶硅量也愈多;因此在多晶硅生長(zhǎng)時(shí),還原反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng),硅芯的直徑越大,多晶硅的生長(zhǎng)效率也越高,這樣不僅可以大大提高生產(chǎn)效率,同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本;但是現(xiàn)有的實(shí)心硅芯或方硅芯在還原中,都無(wú)法很好的克服由于搭接“實(shí)心硅芯或方硅芯”的硅芯強(qiáng)度較低,由此導(dǎo)致還原過(guò)程中所產(chǎn)生的硅芯倒伏現(xiàn)象,給生產(chǎn)帶來(lái)不必要的麻煩和成本的增加;硅芯所述的倒伏現(xiàn)象是指硅芯在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行生長(zhǎng),由于實(shí)心圓硅芯或方硅芯本身工藝所帶來(lái)的后果是:I)、實(shí)心硅芯;實(shí)心硅芯的直徑通常在8 10麗左右,由8 10麗生長(zhǎng)至120 150麗為例,開(kāi)始時(shí)生長(zhǎng)較為緩慢,后期隨著直徑的加大,生長(zhǎng)速度也隨之加快;如果直接采用大直徑的實(shí)心硅芯,則會(huì)造成硅芯本體的重量增加;并且在大直徑實(shí)心硅芯的拉制過(guò)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(chǎn)效率低下;且生長(zhǎng)過(guò)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(shù)必將受到限制,對(duì)于加大直徑問(wèn)題現(xiàn)有技術(shù)中還有很多難點(diǎn)無(wú)法克服,同時(shí)大直徑硅芯拉制所消耗的電能和保護(hù)性氣體也隨之增加,同時(shí)大直徑硅芯還不便于后續(xù)加工和搬運(yùn);2)、方娃芯;目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了線切割的方硅芯,由于是在線切割過(guò)程中,晶體受到金剛石線切割中的微震,使得成品方硅芯內(nèi)出現(xiàn)較多肉眼難以察覺(jué)的微小裂痕,在硅芯生長(zhǎng)通電的瞬間對(duì)于裂痕的沖擊較大,使得硅芯生長(zhǎng)過(guò)程中斷裂或倒塌量大幅度增加,輕者導(dǎo)致該組硅芯無(wú)法生長(zhǎng),嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致停爐;那么采用大直徑的硅芯進(jìn)行搭接來(lái)實(shí)現(xiàn)多晶棒的快速生長(zhǎng)及提高硅芯自身的強(qiáng)度就成了一個(gè)本領(lǐng)域技術(shù)人員難以克服的技術(shù)壁壘;然,對(duì)于如何加大硅芯直徑也是本領(lǐng)域技術(shù)人員的長(zhǎng)期訴求。
發(fā)明內(nèi)容為了克服背景技術(shù)中的不足,本發(fā)明公開(kāi)了一種C形硅芯的拉制方法,本發(fā)明所述C形硅芯在后續(xù)使用中,有效克服了現(xiàn)有實(shí)心方或圓硅芯直徑較小的弊端,由相同重量的C形硅芯或略大于實(shí)心硅芯的C形硅芯,實(shí)現(xiàn)多晶棒的快速生長(zhǎng)目的,本發(fā)明拉制硅芯的方法使用較為簡(jiǎn)單,大量節(jié)約了企業(yè)成本。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種C形硅芯的拉制方法,包括用于融化晶體的坩堝和加熱套;用于拉制C形硅芯的模板結(jié)構(gòu);所述用于融化晶體的坩堝和加熱套,在坩堝的外部間隔設(shè)有加熱套,坩堝的下部設(shè)有支撐體,模板設(shè)置在坩堝內(nèi),所述模板的模板上面設(shè)有C形槽,C形槽內(nèi)設(shè)有貫通模板下部面的液體晶體通路;對(duì)應(yīng)模板上面C形槽的籽晶夾頭上設(shè)有C形籽晶;所述拉制方法包括如下步驟:A、前期準(zhǔn)備:把干凈的晶體料放入坩堝,所述晶體料的高度不得超出模板的模板上面,將晶體料平整壓實(shí),然后將模板放置在坩堝內(nèi),所述模板的外緣面或上部面與定位機(jī)構(gòu)連接,所述模板與定位機(jī)構(gòu)隨動(dòng);坩堝的支撐體使所述坩堝獨(dú)立且不與加熱套接觸;B、晶體料的融化:開(kāi)啟加熱套對(duì)坩堝進(jìn)行加熱至坩堝內(nèi)的晶體料融化,所述的晶體料融化為液體;C、拉制娃芯:籽晶夾頭帶著C形籽晶下降,C形籽晶的籽晶下端插入相匹配模板的C形槽中并插入C形槽內(nèi)熔化的晶體料液體中,然后提升C形籽晶,坩堝內(nèi)熔化的晶體料液會(huì)跟隨C形籽晶上升,脫離了模板的C形槽晶體結(jié)晶形成C形硅芯;D、通過(guò)上述步驟晶體料液體便形成了一個(gè)新的C形硅芯體,所述C形籽晶在籽晶夾頭夾帶下緩慢上升,便可形成所需長(zhǎng)度的成品C形硅芯;E、重復(fù)上述步驟便可實(shí)現(xiàn)多次晶體拉制過(guò)程的C形硅芯拉制。所述的C形硅芯的拉制方法,步驟C中所述的提升C形籽晶速度應(yīng)當(dāng)控制所述C形硅芯的兩個(gè)邊厚度均勻。所述的C形硅芯的拉制方法,所述坩堝與加熱套之間的間距為3 10公分。所述的C形硅芯的拉制方法,所述模板為鎢、鑰、石墨中任一熔點(diǎn)高于晶體熔點(diǎn)的材質(zhì)制作;所述模板的外緣為圓形或多角形。所述的C形硅芯的拉制方法,在模板的模板上面設(shè)置的C形槽相對(duì)的模板下面上設(shè)有C形通路,所述C形通路是C形槽下部打有多個(gè)貫通至模板下部面的孔,由所述孔形成液體晶體通路。所述的C形硅芯的拉制方法,所述C形通路是C形槽下部打有多個(gè)貫通至模板下部面的孔的另一替換結(jié)構(gòu)為C形槽直接貫通 至模板的下部面。所述的C形硅芯的拉制方法,所述C形槽直接貫通至模板的下部面,在C形槽的下部設(shè)有至少一個(gè)C形槽槽壁相互連接的加固點(diǎn)。
所述的C形硅芯的拉制方法,所述模板的模板上面設(shè)置的C形槽為至少一個(gè)。所述的C形硅芯的拉制方法,所述模板的模板上面設(shè)置的C形槽為C形或具有開(kāi)口的圓形或具有開(kāi)口的多角形。所述的C形硅芯的拉制方法,模板的外緣面或上部面與定位機(jī)構(gòu)連接,所述定位機(jī)構(gòu)與加熱套連接,加熱套為具有上移或下移的動(dòng)態(tài)設(shè)置。由于采用上述技術(shù)方案,本發(fā)明具有如下優(yōu)越性:本發(fā)明所述的C形硅芯的拉制方法,由于在模板上設(shè)置了 C形槽,并且通過(guò)對(duì)應(yīng)C形槽的上方設(shè)置了籽晶夾頭,在籽晶夾頭所夾持的C形籽晶由所述C形槽內(nèi)牽引出的液體晶體變冷后形成所需的C形硅芯,也就是C形硅芯,所述C形硅芯在后續(xù)使用中,有效克服了現(xiàn)有實(shí)心方或圓硅芯直徑較小的弊端,由相同重量的C形硅芯或略大于實(shí)心硅芯的C形硅芯,實(shí)現(xiàn)多晶棒的快速生長(zhǎng)目的,本發(fā)明拉制硅芯的方法使用較為簡(jiǎn)單,大量節(jié)約了企業(yè)的生廣成本,而且人工綜合成本也相對(duì)較低,可有效的提聞生廣效率等優(yōu)點(diǎn),易于在多晶娃行業(yè)推廣實(shí)施。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本發(fā)明的模板結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是圖2的向視圖;在圖中:1、C形籽晶;2、C形硅芯;3、定位機(jī)構(gòu);4、模板上面;5、坩堝;6、加熱套;7、晶體;8、支撐體;9、C形槽;10、加固點(diǎn);11、模板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明;下面的實(shí)施例并不是對(duì)于本發(fā)明的限定,僅作為支持實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式,在本發(fā)明所公開(kāi)的技術(shù)框架內(nèi)的任意等同結(jié)構(gòu)替換,均為本發(fā)明的保護(hù)范圍;結(jié)合附圖1或2或3所述的C形硅芯的拉制方法,包括用于融化晶體7的坩堝5和加熱套6 ;用于拉制C形硅芯2的模板11結(jié)構(gòu);所述用于融化晶體7的坩堝5和加熱套6,在坩堝5的外部間隔設(shè)有加熱套6,坩堝5的下部設(shè)有支撐體8,模板11設(shè)置在坩堝5內(nèi),所述模板11的模板上面4設(shè)有C形槽9,C形槽9內(nèi)設(shè)有貫通模板11下部面的液體晶體通路;對(duì)應(yīng)模板上面4C形槽9的籽晶夾頭上設(shè)有C形籽晶I ;所述拉制方法包括如下步驟:A、前期準(zhǔn)備:把干凈的晶體7料放入坩堝5,所述晶體7料的高度不得超出模板11的模板上面4,將晶體7料平整壓實(shí),然后將模板11放置在坩堝5內(nèi),所述模板11的外緣面或上部面與定位機(jī)構(gòu)3連接,所述模板11與定位機(jī)構(gòu)3隨動(dòng);坩堝5的支撐體8使所述坩堝5獨(dú)立且不與加熱套6接觸;B、晶體7料的融化:開(kāi)啟加熱套6對(duì)坩堝5進(jìn)行加熱至坩堝5內(nèi)的晶體7料融化,所述的晶體7料融化為液體;
C、拉制硅芯:籽晶夾頭帶著C形籽晶i下降,C形籽晶I的籽晶下端插入相匹配模板11的C形槽9中并插入C形槽9內(nèi)熔化的晶體7料液體中,然后提升C形籽晶1,坩堝5內(nèi)熔化的晶體7料液會(huì)跟隨C形籽晶I上升,脫離了模板11的C形槽9晶體結(jié)晶形成C形硅芯2 ;D、通過(guò)上述步驟晶體7料液體便形成了一個(gè)新的C形硅芯2體,所述C形籽晶I在籽晶夾頭夾帶下緩慢上升,便可形成所需長(zhǎng)度的成品C形硅芯2 ;E、重復(fù)上述步驟便可實(shí)現(xiàn)多次晶體拉制過(guò)程的C形硅芯2拉制。所述的C形硅芯的拉制方法,步驟C中所述的提升C形籽晶I速度應(yīng)當(dāng)控制所述C形硅芯2的兩個(gè)邊厚度均勻。所述的C形硅芯的拉制方法,所述坩堝5與加熱套6之間的間距為3 10公分。所述的C形硅芯的拉制方法,所述模板11為鎢、鑰、石墨中任一熔點(diǎn)高于晶體熔點(diǎn)的材質(zhì)制作;所述模板11的外緣為圓形或多角形。所述的C形硅芯的拉 制方法,在模板11的模板上面4設(shè)置的C形槽9相對(duì)的模板下面上設(shè)有C形通路,所述C形通路是C形槽9下部打有多個(gè)貫通至模板11下部面的孔,由所述孔形成融化后晶體7的液體晶體通路。所述的C形硅芯的拉制方法,所述C形通路是C形槽9下部打有多個(gè)貫通至模板11下部面的孔的另一替換結(jié)構(gòu)為C形槽9直接貫通至模板11的下部面;所述C形槽9直接貫通至模板11的下部面;考慮到強(qiáng)度問(wèn)題,在C形槽9的下部設(shè)有至少一個(gè)C形槽9槽壁相互連接的加固點(diǎn)10。所述的C形硅芯的拉制方法,所述模板11的模板上面4設(shè)置的C形槽9為至少一個(gè),且所述模板11的模板上面4設(shè)置的C形槽9為C形或具有開(kāi)口的圓形或具有開(kāi)口的多角形;所述C形槽9設(shè)置為多個(gè)時(shí),相應(yīng)的C形籽晶1、籽晶夾頭也設(shè)置為相同數(shù)量,實(shí)現(xiàn)同時(shí)拉制多根C形硅芯2。所述的C形硅芯的拉制方法,模板11的外緣面或上部面與定位機(jī)構(gòu)3連接,所述定位機(jī)構(gòu)3與加熱套6連接,加熱套6為具有上移或下移的動(dòng)態(tài)設(shè)置;由于所述加熱套6為可以上移或下移,使得坩堝5內(nèi)的晶體7可以盡可能多的被拉制為C形硅芯2。本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)。為了公開(kāi)本發(fā)明的目的而在本文中選用的實(shí)施例,當(dāng)前認(rèn)為是適宜的,但是,應(yīng)了解的是,本發(fā)明旨在包括一切屬于本構(gòu)思和發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例的所有變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種C形硅芯的拉制方法,包括用于融化晶體(7)的坩堝(5)和加熱套(6);用于拉制C形硅芯⑵的模板(11)結(jié)構(gòu),其特征是:所述用于融化晶體(7)的坩堝(5)和加熱套(6),在坩堝(5)的外部間隔設(shè)有加熱套(6),坩堝(5)的下部設(shè)有支撐體(8),模板(11)設(shè)置在坩堝(5)內(nèi),所述模板(11)的模板上面(4)設(shè)有C形槽(9),C形槽(9)內(nèi)設(shè)有貫通模板(11)下部面的液體晶體通路;對(duì)應(yīng)模板上面(4)C形槽(9)的籽晶夾頭上設(shè)有C形籽晶(I); 所述拉制方法包括如下步驟: A、前期準(zhǔn)備: 把干凈的晶體(7)料放入坩堝(5),所述晶體(7)料的高度不得超出模板(11)的模板上面(4),將晶體(7)料平整壓實(shí),然后將模板(11)放置在坩堝(5)內(nèi),所述模板(11)的外緣面或上部面與定位機(jī)構(gòu)(3)連接,所述模板(11)與定位機(jī)構(gòu)(3)隨動(dòng);坩堝(5)的支撐體(8)使所述坩堝(5)獨(dú)立且不與加熱套(6)接觸; B、晶體(7)料的融化: 開(kāi)啟加熱套(6)對(duì)坩堝(5)進(jìn)行加熱至坩堝(5)內(nèi)的晶體(7)料融化,所述的晶體(7)料融化為液體; C、拉制娃芯: 籽晶夾頭帶著C形籽晶(I)下降,C形籽晶(I)的籽晶下端插入相匹配模板(11)的C形槽(9)中并插入C形槽(9)內(nèi)熔化的晶體(7)料液體中,然后提升C形籽晶(1),坩堝(5)內(nèi)熔化的晶體(7)料液會(huì) 跟隨C形籽晶⑴上升,脫離了模板(11)的C形槽(9)晶體結(jié)晶形成C形硅芯⑵; D、成品C形硅芯⑵: 通過(guò)上述步驟晶體(7)料液體便形成了一個(gè)新的C形硅芯(2)體,所述C形籽晶(I)在籽晶夾頭夾帶下緩慢上升,便可形成所需長(zhǎng)度的成品C形硅芯(2); E、重復(fù)上述步驟便可實(shí)現(xiàn)多次晶體拉制過(guò)程的C形硅芯(2)拉制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C形硅芯的拉制方法,其特征是:步驟C中所述的提升C形籽晶(I)速度應(yīng)當(dāng)控制所述C形硅芯(2)的兩個(gè)邊厚度均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C形硅芯的拉制方法,其特征是:所述坩堝(5)與加熱套(6)之間的間距為3 10公分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C形硅芯的拉制方法,其特征是:所述模板(11)為鎢、鑰、石墨中任一熔點(diǎn)高于晶體熔點(diǎn)的材質(zhì)制作;所述模板(11)的外緣為圓形或多角形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的C形硅芯的拉制方法,其特征是:在模板(11)的模板上面⑷設(shè)置的C形槽(9)相對(duì)的模板下面上設(shè)有C形通路,所述C形通路是C形槽(9)下部打有多個(gè)貫通至模板(11)下部面的孔,由所述孔形成液體晶體通路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的C形硅芯的拉制方法,其特征是:所述C形通路是C形槽(9)下部打有多個(gè)貫通至模板(11)下部面的孔的另一替換結(jié)構(gòu)為C形槽(9)直接貫通至模板(11)的下部面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的C形硅芯的拉制方法,其特征是:所述C形槽(9)直接貫通至模板(11)的下部面,在C形槽(9)的下部設(shè)有至少一個(gè)C形槽(9)槽壁相互連接的加固點(diǎn)(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C形硅芯的拉制方法,其特征是:所述模板(11)的模板上面.(4)設(shè)置的C形槽(9)為至少一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C形硅芯的拉制方法,其特征是:所述模板(11)的模板上面.(4)設(shè)置的C形槽(9)為C形或具有開(kāi)口的圓形或具有開(kāi)口的多角形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C形硅芯的拉制方法,其特征是:模板(11)的外緣面或上部面與定位機(jī)構(gòu)(3)連接,所述定位機(jī)構(gòu)(3)與加熱套(6)連接,加熱套(6)為具有上移或下移的動(dòng)態(tài)設(shè)置。
全文摘要
一種C形硅芯的拉制方法,包括用于融化晶體(7)的坩堝(5)和加熱套(6);用于拉制C形硅芯(2)的模板(11)結(jié)構(gòu),所述拉制方法包括如下步驟A、前期準(zhǔn)備,B、晶體(7)料的融化,C、拉制硅芯,D、成品C形硅芯(2)重復(fù)前述步驟便可實(shí)現(xiàn)多次晶體拉制過(guò)程的C形硅芯(2)拉制;本發(fā)明在后續(xù)使用中,有效克服了現(xiàn)有實(shí)心方或圓硅芯直徑較小的弊端,由相同重量的C形硅芯或略大于實(shí)心硅芯的C形硅芯,實(shí)現(xiàn)多晶棒的快速生長(zhǎng)目的,本發(fā)明拉制硅芯的方法使用較為簡(jiǎn)單,大量節(jié)約了企業(yè)成本。
文檔編號(hào)C30B29/66GK103160914SQ20111040821
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者劉朝軒, 王晨光 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)金諾機(jī)械工程有限公司