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1、(10)申请公布号 CN 103160914 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103160914 A *CN103160914A* (21)申请号 201110408213.4 (22)申请日 2011.12.09 C30B 15/24(2006.01) C30B 29/06(2006.01) C30B 29/66(2006.01) (71)申请人 洛阳金诺机械工程有限公司 地址 471009 河南省洛阳市国家高新技术开 发区金鑫路 2 号 (72)发明人 刘朝轩 王晨光 (54) 发明名称 一种 C 形硅芯的拉制方法 (57) 摘要 一种 C 形硅芯的拉制方法， 包括用于。
2、融化晶 体 (7) 的坩埚 (5) 和加热套 (6) ； 用于拉制 C 形硅 芯 (2) 的模板 (11) 结构， 所述拉制方法包括如下 步骤 ： A、 前期准备， B、 晶体 (7) 料的融化， C、 拉制 硅芯， D、 成品 C 形硅芯 (2) ： 重复前述步骤便可实 现多次晶体拉制过程的 C 形硅芯 (2) 拉制 ； 本发 明在后续使用中， 有效克服了现有实心方或圆硅 芯直径较小的弊端， 由相同重量的 C 形硅芯或略 大于实心硅芯的 C 形硅芯， 实现多晶棒的快速生 长目的， 本发明拉制硅芯的方法使用较为简单， 大 量节约了企业成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 。
3、4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103160914 A CN 103160914 A *CN103160914A* 1/2 页 2 1. 一种 C 形硅芯的拉制方法， 包括用于融化晶体 (7) 的坩埚 (5) 和加热套 (6) ； 用于拉 制 C 形硅芯 (2) 的模板 (11) 结构， 其特征是 ： 所述用于融化晶体 (7) 的坩埚 (5) 和加热套 (6)， 在坩埚 (5) 的外部间隔设有加热套 (6)， 坩埚 (5) 的下部设有支撑体 (8)， 模板 (11) 设 置在坩埚 。
4、(5) 内， 所述模板 (11) 的模板上面 (4) 设有 C 形槽 (9)， C 形槽 (9) 内设有贯通模 板 (11) 下部面的液体晶体通路 ； 对应模板上面 (4)C 形槽 (9) 的籽晶夹头上设有 C 形籽晶 (1) ； 所述拉制方法包括如下步骤 ： A、 前期准备 ： 把干净的晶体 (7) 料放入坩埚 (5)， 所述晶体 (7) 料的高度不得超出模板 (11) 的模板 上面(4)， 将晶体(7)料平整压实， 然后将模板(11)放置在坩埚(5)内， 所述模板(11)的外 缘面或上部面与定位机构 (3) 连接， 所述模板 (11) 与定位机构 (3) 随动 ； 坩埚 (5) 的支撑 体。
5、 (8) 使所述坩埚 (5) 独立且不与加热套 (6) 接触 ； B、 晶体 (7) 料的融化 ： 开启加热套(6)对坩埚(5)进行加热至坩埚(5)内的晶体(7)料融化， 所述的晶体(7) 料融化为液体 ； C、 拉制硅芯 ： 籽晶夹头带着 C 形籽晶 (1) 下降， C 形籽晶 (1) 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)内熔化的晶体(7)料液体中， 然后提升C形籽晶(1)， 坩埚(5) 内熔化的晶体 (7) 料液会跟随 C 形籽晶 (1) 上升， 脱离了模板 (11) 的 C 形槽 (9) 晶体结晶 形成 C 形硅芯 (2) ； D、 成品 C 形硅芯。
6、 (2) ： 通过上述步骤晶体 (7) 料液体便形成了一个新的 C 形硅芯 (2) 体， 所述 C 形籽晶 (1) 在籽晶夹头夹带下缓慢上升， 便可形成所需长度的成品 C 形硅芯 (2) ； E、 重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程的 C 形硅芯 (2) 拉制。 2. 根据权利要求 1 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 其特征是 ： 步骤 C 中所述的提升 C 形 籽晶 (1) 速度应当控制所述 C 形硅芯 (2) 的两个边厚度均匀。 3. 根据权利要求 1 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 其特征是 ： 所述坩埚 (5) 与加热套 (6) 之间的间距为 3 10 公分。 4. 根据权利要求 1。
7、 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 其特征是 ： 所述模板 (11) 为钨、 钼、 石 墨中任一熔点高于晶体熔点的材质制作 ； 所述模板 (11) 的外缘为圆形或多角形。 5. 根据权利要求 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 (4) 设置的 C 形槽 (9) 相对的模板下面上设有 C 形通路， 所述 C 形通路是 C 形槽 (9) 下 部打有多个贯通至模板 (11) 下部面的孔， 由所述孔形成液体晶体通路。 6. 根据权利要求 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) 下部打有多个贯通。
8、至模板 (11) 下部面的孔的另一替换结构为 C 形槽 (9) 直接贯通 至模板 (11) 的下部面。 7. 根据权利要求 6 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 其特征是 ： 所述 C 形槽 (9) 直接贯通 至模板 (11) 的下部面， 在 C 形槽 (9) 的下部设有至少一个 C 形槽 (9) 槽壁相互连接的加固 点 (10)。 权 利 要 求 书 CN 103160914 A 2 2/2 页 3 8. 根据权利要求 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) 设置的 C 形槽 (9) 为至少一个。 9. 根据权利要求 1 所述的 C 形硅芯的拉。
9、制方法， 其特征是 ： 所述模板 (11) 的模板上面 (4) 设置的 C 形槽 (9) 为 C 形或具有开口的圆形或具有开口的多角形。 10. 根据权利要求 1 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 其特征是 ： 模板 (11) 的外缘面或上 部面与定位机构 (3) 连接， 所述定位机构 (3) 与加热套 (6) 连接， 加热套 (6) 为具有上移或 下移的动态设置。 权 利 要 求 书 CN 103160914 A 3 1/4 页 4 一种 C 形硅芯的拉制方法 【技术领域】 0001 本发明涉及一种 C 形硅芯， 具体地说本发明涉及一种多晶硅或其它晶体材料的 C 形硅芯的拉制方法。 【背景技术。
10、】 0002 已知的， 在西门子法生产多晶硅的过程中硅芯搭接技术是一项非常重要的技术， 它主要应用于多晶硅生产的一个环节、 即还原反应过程。 所述的还原反应过程的原理是 ： 还 原反应是在一个密闭的还原炉中进行的， 在装炉前先在还原炉内用硅芯搭接成若干个闭合 回路， 也就是行话中的 “搭桥” ； 每个闭合回路都由两根竖硅芯和一根横硅芯形成 “” 字形 结构 ； 每一个闭合回路的两个竖硅芯分别接在炉底上的两个电极上， 两个电极分别接直流 电源的正负极， 然后对硅芯进行加热， 加热中一组搭接好的硅芯相当于一个大电阻， 然后向 密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅， 开始进行还原反应 ； 这样， 所需的。
11、多晶硅就会在硅芯 表面生成。以上所述就是硅芯及其搭接技术在多晶硅生产中的应用。 0003 在现有的西门子法生产多晶硅的过程中， 由于所使用的硅芯直径通常为 8mm 左 右的实心硅芯或经过线切割形成的方硅芯， 搭接好的硅芯在正常还原反应过程中， 生成的 硅不断沉积在硅芯表面， 硅芯的表面积也越来越大， 反应气体分子对沉积面(硅芯表面)的 碰撞机会和数量也随之增大， 当单位面积的沉积速率不变时， 表面积愈大则沉积的多晶硅 量也愈多 ； 因此在多晶硅生长时， 还原反应时间越长， 硅芯的直径越大， 多晶硅的生长效率 也越高， 这样不仅可以大大提高生产效率， 同时也降低了生产成本 ； 但是现有的实心硅芯。
12、或 方硅芯在还原中， 都无法很好的克服由于搭接 “实心硅芯或方硅芯” 的硅芯强度较低， 由此 导致还原过程中所产生的硅芯倒伏现象， 给生产带来不必要的麻烦和成本的增加 ； 硅芯所 述的倒伏现象是指硅芯在密闭的容器内进行生长， 由于实心圆硅芯或方硅芯本身工艺所带 来的后果是 ： 0004 1)、 实心硅芯 ； 0005 实心硅芯的直径通常在 8 10MM 左右， 由 8 10MM 生长至 120 150MM 为例， 开 始时生长较为缓慢， 后期随着直径的加大， 生长速度也随之加快 ； 如果直接采用大直径的实 心硅芯， 则会造成硅芯本体的重量增加 ； 并且在大直径实心硅芯的拉制过程中， 由于要得到。
13、 较大直径的硅芯， 拉制速度要控制到很慢， 生产效率低下 ； 且生长过程中由于直径较大， 拉 直难度极高， 并且每次仅可以少量的拉制， 也就是拉制根数必将受到限制， 对于加大直径问 题现有技术中还有很多难点无法克服， 同时大直径硅芯拉制所消耗的电能和保护性气体也 随之增加， 同时大直径硅芯还不便于后续加工和搬运 ； 0006 2)、 方硅芯 ； 0007 目前市场上出现了线切割的方硅芯， 由于是在线切割过程中， 晶体受到金刚石线 切割中的微震， 使得成品方硅芯内出现较多肉眼难以察觉的微小裂痕， 在硅芯生长通电的 瞬间对于裂痕的冲击较大， 使得硅芯生长过程中断裂或倒塌量大幅度增加， 轻者导致该组。
14、 硅芯无法生长， 严重时导致停炉 ； 那么采用大直径的硅芯进行搭接来实现多晶棒的快速生 说 明 书 CN 103160914 A 4 2/4 页 5 长及提高硅芯自身的强度就成了一个本领域技术人员难以克服的技术壁垒 ； 然， 对于如何 加大硅芯直径也是本领域技术人员的长期诉求。 【发明内容】 0008 为了克服背景技术中的不足， 本发明公开了一种 C 形硅芯的拉制方法， 本发明所 述 C 形硅芯在后续使用中， 有效克服了现有实心方或圆硅芯直径较小的弊端， 由相同重量 的C形硅芯或略大于实心硅芯的C形硅芯， 实现多晶棒的快速生长目的， 本发明拉制硅芯的 方法使用较为简单， 大量节约了企业成本。 。
15、0009 为了实现上述发明的目的， 本发明采用如下技术方案 ： 0010 一种C形硅芯的拉制方法， 包括用于融化晶体的坩埚和加热套 ； 用于拉制C形硅芯 的模板结构 ； 所述用于融化晶体的坩埚和加热套， 在坩埚的外部间隔设有加热套， 坩埚的下 部设有支撑体， 模板设置在坩埚内， 所述模板的模板上面设有 C 形槽， C 形槽内设有贯通模 板下部面的液体晶体通路 ； 对应模板上面 C 形槽的籽晶夹头上设有 C 形籽晶 ； 0011 所述拉制方法包括如下步骤 ： 0012 A、 前期准备 ： 0013 把干净的晶体料放入坩埚， 所述晶体料的高度不得超出模板的模板上面， 将晶体 料平整压实， 然后将模。
16、板放置在坩埚内， 所述模板的外缘面或上部面与定位机构连接， 所述 模板与定位机构随动 ； 坩埚的支撑体使所述坩埚独立且不与加热套接触 ； 0014 B、 晶体料的融化 ： 0015 开启加热套对坩埚进行加热至坩埚内的晶体料融化， 所述的晶体料融化为液体 ； 0016 C、 拉制硅芯 ： 0017 籽晶夹头带着 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 形槽内熔化的晶体料液体中， 然后提升 C 形籽晶， 坩埚内熔化的晶体料液会跟随 C 形 籽晶上升， 脱离了模板的 C 形槽晶体结晶形成 C 形硅芯 ； 0018 D、 通过上述步骤晶体料液体便形成了一个新的 。
17、C 形硅芯体， 所述 C 形籽晶在籽晶 夹头夹带下缓慢上升， 便可形成所需长度的成品 C 形硅芯 ； 0019 E、 重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程的 C 形硅芯拉制。 0020 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 步骤 C 中所述的提升 C 形籽晶速度应当控制所述 C 形硅芯的两个边厚度均匀。 0021 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 所述坩埚与加热套之间的间距为 3 10 公分。 0022 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 所述模板为钨、 钼、 石墨中任一熔点高于晶体熔点的 材质制作 ； 所述模板的外缘为圆形或多角形。 0023 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 在模板的模板上面设置的 C 。
18、形槽相对的模板下面上 设有 C 形通路， 所述 C 形通路是 C 形槽下部打有多个贯通至模板下部面的孔， 由所述孔形成 液体晶体通路。 0024 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 所述 C 形通路是 C 形槽下部打有多个贯通至模板下 部面的孔的另一替换结构为 C 形槽直接贯通至模板的下部面。 0025 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 所述 C 形槽直接贯通至模板的下部面， 在 C 形槽的下 部设有至少一个 C 形槽槽壁相互连接的加固点。 说 明 书 CN 103160914 A 5 3/4 页 6 0026 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 所述模板的模板上面设置的 C 形槽为至少一个。 0027。
19、 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 所述模板的模板上面设置的 C 形槽为 C 形或具有开 口的圆形或具有开口的多角形。 0028 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 模板的外缘面或上部面与定位机构连接， 所述定位 机构与加热套连接， 加热套为具有上移或下移的动态设置。 0029 由于采用上述技术方案， 本发明具有如下优越性 ： 0030 本发明所述的 C 形硅芯的拉制方法， 由于在模板上设置了 C 形槽， 并且通过对应 C 形槽的上方设置了籽晶夹头， 在籽晶夹头所夹持的 C 形籽晶由所述 C 形槽内牵引出的液体 晶体变冷后形成所需的 C 形硅芯， 也就是 C 形硅芯， 所述 C 形硅芯在后续使用中，。
20、 有效克服 了现有实心方或圆硅芯直径较小的弊端， 由相同重量的 C 形硅芯或略大于实心硅芯的 C 形 硅芯， 实现多晶棒的快速生长目的， 本发明拉制硅芯的方法使用较为简单， 大量节约了企业 的生产成本， 而且人工综合成本也相对较低， 可有效的提高生产效率等优点， 易于在多晶硅 行业推广实施。 【附图说明】 0031 图 1 是本发明的结构示意图 ； 0032 图 2 是本发明的模板结构示意图 ； 0033 图 3 是图 2 的向视图 ； 0034 在图中 ： 1、 C形籽晶 ； 2、 C形硅芯 ； 3、 定位机构 ； 4、 模板上面 ； 5、 坩埚 ； 6、 加热套 ； 7、 晶体 ； 8、 。
21、支撑体 ； 9、 C 形槽 ； 10、 加固点 ； 11、 模板。 【具体实施方式】 0035 下面结合实施例对本发明进行进一步的说明 ； 下面的实施例并不是对于本发明的 限定， 仅作为支持实现本发明的方式， 在本发明所公开的技术框架内的任意等同结构替换， 均为本发明的保护范围 ； 0036 结合附图1或2或3所述的C形硅芯的拉制方法， 包括用于融化晶体7的坩埚5和 加热套 6 ； 用于拉制 C 形硅芯 2 的模板 11 结构 ； 所述用于融化晶体 7 的坩埚 5 和加热套 6， 在坩埚 5 的外部间隔设有加热套 6， 坩埚 5 的下部设有支撑体 8， 模板 11 设置在坩埚 5 内， 所述模。
22、板 11 的模板上面 4 设有 C 形槽 9， C 形槽 9 内设有贯通模板 11 下部面的液体晶体通 路 ； 对应模板上面 4C 形槽 9 的籽晶夹头上设有 C 形籽晶 1 ； 0037 所述拉制方法包括如下步骤 ： 0038 A、 前期准备 ： 0039 把干净的晶体 7 料放入坩埚 5， 所述晶体 7 料的高度不得超出模板 11 的模板上面 4， 将晶体 7 料平整压实， 然后将模板 11 放置在坩埚 5 内， 所述模板 11 的外缘面或上部面与 定位机构 3 连接， 所述模板 11 与定位机构 3 随动 ； 坩埚 5 的支撑体 8 使所述坩埚 5 独立且 不与加热套 6 接触 ； 00。
23、40 B、 晶体 7 料的融化 ： 0041 开启加热套 6 对坩埚 5 进行加热至坩埚 5 内的晶体 7 料融化， 所述的晶体 7 料融 化为液体 ； 说 明 书 CN 103160914 A 6 4/4 页 7 0042 C、 拉制硅芯 ： 0043 籽晶夹头带着 C 形籽晶 1 下降， C 形籽晶 1 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 内熔化的晶体 7 料液体中， 然后提升 C 形籽晶 1， 坩埚 5 内熔化的晶 体 7 料液会跟随 C 形籽晶 1 上升， 脱离了模板 11 的 C 形槽 9 晶体结晶形成 C 形硅芯 2 ； 0044 D、 通过。
24、上述步骤晶体 7 料液体便形成了一个新的 C 形硅芯 2 体， 所述 C 形籽晶 1 在籽晶夹头夹带下缓慢上升， 便可形成所需长度的成品 C 形硅芯 2 ； 0045 E、 重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程的 C 形硅芯 2 拉制。 0046 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 步骤 C 中所述的提升 C 形籽晶 1 速度应当控制所述 C 形硅芯 2 的两个边厚度均匀。 0047 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 所述坩埚 5 与加热套 6 之间的间距为 3 10 公分。 0048 所述的C形硅芯的拉制方法， 所述模板11为钨、 钼、 石墨中任一熔点高于晶体熔点 的材质制作 ； 所述模板 11 。
25、的外缘为圆形或多角形。 0049 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 在模板 11 的模板上面 4 设置的 C 形槽 9 相对的模板 下面上设有 C 形通路， 所述 C 形通路是 C 形槽 9 下部打有多个贯通至模板 11 下部面的孔， 由所述孔形成融化后晶体 7 的液体晶体通路。 0050 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 所述 C 形通路是 C 形槽 9 下部打有多个贯通至模板 11 下部面的孔的另一替换结构为 C 形槽 9 直接贯通至模板 11 的下部面 ； 所述 C 形槽 9 直 接贯通至模板 11 的下部面 ； 考虑到强度问题， 在 C 形槽 9 的下部设有至少一个 C 形槽 9 槽 壁相。
26、互连接的加固点 10。 0051 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 所述模板 11 的模板上面 4 设置的 C 形槽 9 为至少一 个， 且所述模板 11 的模板上面 4 设置的 C 形槽 9 为 C 形或具有开口的圆形或具有开口的多 角形 ； 所述 C 形槽 9 设置为多个时， 相应的 C 形籽晶 1、 籽晶夹头也设置为相同数量， 实现同 时拉制多根 C 形硅芯 2。 0052 所述的 C 形硅芯的拉制方法， 模板 11 的外缘面或上部面与定位机构 3 连接， 所述 定位机构 3 与加热套 6 连接， 加热套 6 为具有上移或下移的动态设置 ； 由于所述加热套 6 为 可以上移或下移， 使得坩埚 5 内的晶体 7 可以尽可能多的被拉制为 C 形硅芯 2。 0053 本发明未详述部分为现有技术。 0054 为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例， 当前认为是适宜的， 但是， 应了 解的是， 本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。 说 明 书 CN 103160914 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103160914 A 8 2/2 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103160914 A 9 。