[发明专利]精制硅的方法、设备和获得的硅晶体

权利要求书

1.精制硅的方法，包括提供硅籽晶和由硅及作为熔剂的非硅物质互熔形成的熔化温度低于硅熔点的含硅熔体，使籽晶的至少部分表面与含硅熔体接触，沿籽晶与含硅熔体接触的表面生成硅晶体，分离所述的硅晶体和含硅熔体，获得精制的硅。

2.根据权利要求1的方法，籽晶以任选自以下一组方式中的任意一种与含硅熔体接触：从含硅熔体的底部接触含硅熔体、从含硅熔体的上部接触含硅熔体、从含硅熔体的侧部接触含硅熔体、浸没入含硅熔体之中、与悬浮的含硅熔体接触。

3.根据权利要求1的方法，所述的含硅熔体为任选自以下熔体中的一种：硅饱和的含硅熔体、亚稳定的硅过饱和含硅熔体、接近硅饱和的含硅熔体。

4.根据权利要求1的方法，保持籽晶的温度低于含硅熔体的温度、高于含硅熔体的凝固温度。

5.根据权利要求1的方法，在籽晶与含硅熔体接触的初期，通过设置籽晶或籽晶与其附近的含硅熔体较高的温度，使籽晶接触熔体的表面熔化形成新生固-液界面。

6.根据权利要求4的方法，使籽晶和含硅熔体形成沿从籽晶到含硅熔体的方向温度逐渐升高的梯度温度分布。

7.根据权利要求1的方法，在籽晶与含硅熔体接触的表面生成硅晶体的过程中，逐渐降低籽晶和含硅熔体的温度。

8.从硅原料制造半导体或光伏领域的高纯硅的方法，包括：

1)将硅原料与熔剂材料的混合物制成含硅熔体；

2)纯化含硅熔体以除去部分杂质；

3)将预先准备的硅籽晶与经过纯化处理的含硅熔体接触，使硅自熔体中沿籽晶表面析出生成硅晶体；

4)除去硅晶体的熔剂成分。

9.根据权利要求1～8的方法，其中，含硅熔体的熔剂为任选自以下一组材料中的至少一种：铝、锌、钙、镁、铋、铁、锰、铜、锡、铅、镓、铝锰钛镍金属间化合物。

10.根据权利要求1～8的方法，其中，所述的硅籽晶任选自单晶体、双晶体、多晶体、以上晶体的任意组合。

11.根据权利要求1～8的方法，其中，所述的至少一个处理步骤在开放于环境的气氛下完成。

12.硅纯化设备，所述的设备包括：

硅原料熔化坩埚或坩埚区，容纳并熔化待提纯硅原料和任选的熔剂原料；

含硅熔体纯化坩埚或坩埚区，含硅熔体在此被纯化；

籽晶和晶体生长坩埚或坩埚区，含硅熔体在此和籽晶接触并析出纯化的硅晶体；

任选自籽晶温度控制装置、籽晶夹持或固定装置中的至少一种装置；

任选的熔体转运装置。

13.根据权利要求12所述的硅纯化设备，还包括任选自以下装置中的至少一种：精炼通气装置、熔体过滤装置、电磁净化或过滤装置。

14.半导体、光伏晶片或元器件制造方法，包括：

使用权利要求1～8的方法获得掺杂的半导体晶体实体；

由该实体至少形成一个晶片；

任选对晶片实施热处理步骤；任选在晶片表面实施清洗步骤；任选在该表面上实施制绒步骤；在晶片上形成p-n结；任选在该表面上沉积抗反射涂层；任选形成选自背面电场和钝化层的至少一层；以及在晶片上形成导电触点(线、带)；任选将晶片封装并引出导电线，任选将附加的器件连接该晶片上。

15.单晶、近单晶或多晶的硅晶体实体，包含有微量金属杂质成分，其特征是，所述的硅晶体在靠近其结晶起始部位包含有硅籽晶。

16.根据权利要求15的晶体，其特征是，所述的金属杂质在硅晶体的结晶起始和终了部位之间浓度的差异不超过13倍。

17.根据权利要求16的晶体，其特征是，所述的杂质包括任取自以下物质中的至少一种：铝、锌、钙、镁、铋、铁、锰、铜、锡、铅、镓。