[发明专利]一种从低温熔体中连续拉晶提纯多晶硅的方法及专用装置

摘要

本发明公开了一种从低温熔体中连续拉晶提纯多晶硅的方法及专用装置，该方法是将硅与一种或几种低熔点金属加热熔融形成合金熔体，通过专用的水冷提拉装置使硅晶体从合金熔体中不断析出，而使大部分B、P及其他杂质留于合金熔体中，达到除杂的效果。该专用装置的特征是坩埚内的熔体液面由隔热挡板分割形成加料区和拉晶区，采用分区加热方式使加料区温度高于拉晶区。在加料区不断加入工业硅，使熔体中的硅含量维持在饱和状态，同时拉晶区温度维持在硅的析出温度，实现低温熔体中连续提纯拉晶工艺。本发明的特点：低能耗，无污染，生产效率高，可以实现连续生产，投资规模小，采用生产工艺简单，设备要求低。

主权项

一种从低温熔体中连续拉晶提纯多晶硅的方法，其特征在于步骤如下：1)配料：合金材料由低熔点的金属和工业硅组成，工业硅的比例占合金材料重量的20％～50％；金属为低熔点的纯铝、纯锡或纯铜中的一种或几种；先将工业硅破碎成粒径5～50mm的颗粒，平铺于坩埚底部，再将低熔点金属铺于工业硅料上面；2)熔化：将装好料的坩埚置于专用装置的炉腔加热器中，对炉内抽真空或而后充入保护性气体，调节加热器，使炉内温度升至高于所配合金熔点100℃以上，并保温60min以上，直到合金完全熔化；3)温度调节：合金完全熔融后，逐渐降低拉晶区的温度使之形成一低温区，并使其液面温度维持在硅晶体析出温度，同时提高加料区的温度，使之形成一高温区，加料区温度比拉晶区温度高10～100℃；4)拉晶：在拉晶区液面温度稳定后，驱动专用装置的提拉装置，下降拉杆，使拉杆下端的水冷头与熔体液面接触，并保持5r/min～100r/min速率旋转，等硅晶体在水冷头上逐渐析出长大至所要求的尺寸，以1mm/h～30mm/h提升提拉装置的拉杆，即可获得P、B含量较低的多晶硅锭；5)加料：随着多晶硅在水冷头上析出，合金中的硅含量越来越少，影响硅的正常析出，此时在加料区一侧逐渐加入工业硅颗粒，颗粒大小为2～20mm，以保持熔体中硅的含量，达到连续生长多晶硅的目的。