[发明专利]一种高效率制备硅芯的方法和硅芯制备炉

权利要求书

1.一种高效率制备硅芯的方法，其特征在于制备方法如下：

第一步，将多晶硅装在石英坩埚（11）内，并加热至溶化；

第二步，将石英坩埚（11）内溶化后的硅溶区（3）进行降温；

第三步，把带有多根硅籽晶（1）的夹头装置往下降，使夹头装置下的多根硅籽晶（1）与硅溶区（3）接触，通过调整硅溶区（3）的温度和硅籽晶（1）向上的提升速度，使硅籽晶（1）直径逐渐变大成为硅芯（2），当硅芯（2）直径接近目标直径时，控制硅芯（2）的直径做等径生长； 

第四步，在生长过程的后期，石英坩埚（11）停止供料，视硅芯（2）直径大小来控制硅籽晶（1）的提升速度，使得硅芯（2）与硅溶区（3）进行脱离，而后将拉制完成的硅芯（2）放在相应的存放位上，并移取硅籽晶夹头位（17）上的硅籽晶夹头（12）进行熔接，再重复上面步骤。

2.根据权利要求1所述的一种高效率制备硅芯的方法，其特征在于：所述第一步中加热温度最高为1410℃。

3.根据权利要求1所述的一种高效率制备硅芯的方法，其特征在于：所述第二步中是通过将加热功率下调2-5kw达到对硅溶区（3）略微降温。

4.根据权利要求1所述的一种高效率制备硅芯的方法，其特征在于：所述第三步中是通过调整加热功率来调整硅溶区（3）的温度，同时硅籽晶（1）向上的提升速度为0-15mm/min。

5.一种高效率制备硅芯的硅芯制备炉，其特征在于：包括硅籽晶固定装置、石英坩埚（11）和保温装置，硅籽晶固定装置固定于石英坩埚（11）上端，石英坩埚（11）固定于石墨制的石英坩埚支持器（10）上，石英坩埚（11）下端固定连接有石墨中轴（9），石英坩埚（11）、石英坩埚支持器和石墨中轴（9）位于呈筒状的保温装置内部。

6.根据权利要求5所述的硅芯制备炉，其特征在于：所述硅籽晶固定装置包括导向钢丝绳（13）、籽晶夹头，导向钢丝绳（13）通过设置有硅籽晶夹头固定位（14）的连接件与硅籽晶夹头（12）相连接。

7.根据权利要求5或6所述的硅芯制备炉，其特征在于：所述硅籽晶夹头固定位（14）处设置有转盘（15），转盘（15）位于硅籽晶夹头（12）的上端，转盘（15）上设置有硅芯存放位（16）和硅籽晶夹头位（17）。

8.根据权利要求7所述的硅芯制备炉，其特征在于：所述转盘（15）通过齿轮传动系统（19）带动，齿轮传动系统（19）通过摇动手柄轮（18）带动传动。

9.根据权利要求8所述的硅芯制备炉，其特征在于：所述保温装置包括从内往外依次设置的石墨发热体（6）、保温筒（7）、碳保温材料层（5）和不锈钢筒（8），石墨发热体（6）的高度低于保温筒（7）、碳保温材料层（5）的高度，保温筒（7）、碳保温材料层（5）的高度低于不锈钢筒（8）的高度，所述保温筒（7）、碳保温材料层（5）的上端设置有上盖（4）。

10.根据权利要求8所述的硅芯制备炉，其特征在于制备硅芯的过程如下：首先将多晶硅放置在石英坩埚（11）内加热至溶化，然后对石英坩埚（11）内的硅溶区（3）进行降温；再通过控制导向钢丝绳（13）带动夹持有多根硅籽晶（1）的硅籽晶夹头（12）向下移动，使得硅籽晶（1）与硅溶区（3）接触，通过调整硅溶区（3）的温度和硅籽晶（1）向上的提升速度，逐渐是硅籽晶（1）拉制变成硅芯（2）；当硅芯（2）直径接近目标直径时，通过控制拉动导向钢绳，带动硅籽晶（1）上升，使得硅芯（2）脱离硅溶区（3）；然后通过摇动手柄轮（18）使转盘（15）上的硅芯存放位（16）对准拉制得到的硅芯（2），使得硅芯（2）放置于硅芯存放位（16）上，放置完毕后，继续摇动手柄轮（18）转动转盘（15）至硅籽晶夹头位（17），然后利用硅籽晶夹头固定位（14）来提取转盘（15）上的硅籽晶夹头（12），而后通过齿轮传动系统（19）下降硅籽晶夹头位（17）上的硅籽晶夹头（12）至硅溶区（3）进行熔接；随后开始新一轮的拉制，后续步骤重复同上。