一种逆向离心提高多晶硅定向凝固提纯得率的设备和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106591946A(43)申请公布日2017.04.26(21)申请号201611184522.7(22)申请日2016.12.20(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市高新园区凌工路2号(72)发明人谭毅任世强庄辛鹏李鹏廷姜大川李佳艳(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人赵淑梅李洪福(51)Int.Cl.C30B29/06(2006.01)C30B28/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种逆向离心提高多晶硅定向凝固提纯得率的设备和方法(57)摘要本发明公开了一种逆向离心提高多晶硅定向凝固提纯得率的设备和方法，所述设备包括炉体，位于所述炉体内的硅料容器，所述硅料容器的侧壁外侧设有与所述炉体固定连接的环形发热体，所述环形发热体外侧设有与所述炉体固定连接的环形加热体，所述硅料容器的下端设有旋转托盘，所述旋转托盘通过连接栓与所述硅料容器的下端固定连接，所述硅料容器的轴线处设有可沿所述硅料容器的轴线上下移动的水冷柱，所述水冷柱内设有循环流道。本发明采用的是逆向凝固方式，在重力作用条件下，保证杂质扩散，同时用离心力保证固液界面扩散层厚度降低，增加其分凝效果。CN106591946ACN106591946A权利要求书1/1页1.一种逆向离心提高多晶硅定向凝固提纯得率的设备，其特征在于，包括炉体，位于所述炉体内的硅料容器，所述硅料容器的侧壁外侧设有与所述炉体固定连接的环形发热体，所述环形发热体外侧设有与所述炉体固定连接的环形加热体，所述硅料容器的下端设有旋转托盘，所述旋转托盘通过连接栓与所述硅料容器的下端固定连接，所述硅料容器的轴线处设有可沿所述硅料容器的轴线上下移动的水冷柱，所述水冷柱内设有循环流道。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述水冷柱的材质为不锈钢或铜。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述水冷柱的外表面设有石墨层。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述环形加热体为环形感应线圈或环形石墨电极。5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的设备，其特征在于：所述硅料容器的内壁涂有涂层，所述涂层为碳化硅或氮化硅层，所述硅料容器为石墨套筒、石英陶瓷坩埚或石墨坩埚。6.一种使用权利要求5所述的设备逆向离心提高多晶硅定向凝固提纯得率的方法，其特征在于具有如下步骤：S1、将硅料放置在所述硅料容器内，所述炉体抽真空至0.1-3Pa后冲入流动氩气，使所述炉体内压强为60000-120000Pa，所述环形加热体以10℃/min的升温速度将所述环形发热体加热至1550℃，保温0.5-1h，得到完全熔化的硅熔体；S2、所述循环流道内冲入冷却水后，将所述水冷柱插入步骤S1中得到的硅熔体中；S3、待多晶硅开始沿所述水冷柱凝固时，以0.07mm/min-0.8mm/min的速度提拉所述水冷柱，同时，所述硅料容器随所述旋转托盘以1-500r/min的速度旋转；S4、待80％的硅熔体凝固成多晶硅时，所述旋转托盘的旋转速度提升10-50％；S5、待90％的硅熔体凝固成多晶硅时，迅速提拉所述水冷柱。2CN106591946A说明书1/3页一种逆向离心提高多晶硅定向凝固提纯得率的设备和方法技术领域[0001]本发明涉及一种逆向离心提高多晶硅定向凝固提纯得率的设备和方法。背景技术[0002]定向凝固提纯是去除多晶硅中金属杂质的主要技术，广泛应用于多晶硅铸锭、冶金法提纯过程中。[0003]定向凝固提纯利用的是杂质在固液界面处的分凝行为：定向凝固过程中，由于杂质元素在固相和液相中的溶解度不同，在硅熔体的固液界面会发生溶质的重新分配，重新分配的程度由分凝系数和凝固速率来决定。金属杂质的分凝系数k0<<1，会不断地向液态硅中富集，初始凝固的区域杂质含量低，最后凝固区域杂质含量最高。定向凝固可以使工业硅中的金属杂质含量降低两个数量级以上，工业生产中将最后凝固的部分切除进而达到提纯的目的。[0004]但是传统的定向凝固技术是自底部向顶部凝固，杂质的去除率较低，最后凝固的杂质区域易发生逆向凝固，降低了产品的出成率。发明内容[0005]根据上述提出的技术问题，而提供一种逆向离心提高多晶硅定向凝固提纯得率的设备和方法。本发明采用的技术手段如下：[0006]一种逆向离心提高多晶硅定向凝固提纯得率的设备，其特征在于，包括炉体，位于所述炉体内的硅料容器，所述硅料容器的侧壁外侧设有与所述炉体固定连接的环形发热体，所述环形发热体外侧设有与所述炉体固定连接的环形加热体，所述硅料容器的下端设有旋转托盘，所述旋转托盘通过连接栓与所述硅料容器的下端固定连接，所述硅料容器的轴线处设有可沿所述硅料容器的轴线上下移动的水冷柱，所述水冷