一种硅料的区熔提纯工艺的制作方法

文档序号:36494907发布日期:2023-12-27 10:22阅读:56来源:国知局

本发明涉及物理法提纯,具体是指一种硅料的区熔提纯工艺。


背景技术:

1、区熔法先将用于需提纯的材料放置到待加热区域,再使其自上而下地通过一段很窄的加热区域。区熔法提纯多晶硅是在区熔炉内于真空或保护气氛中进行的,此法能消除来自容器的污染源,用来提纯更高纯度的多晶,采用这种方法生长多晶时,熔区悬浮于多晶硅棒与下方生长出的多晶之间,故称为悬浮区熔法。

2、由于在熔化和提纯多晶过程中,不使用石英坩埚容器。因为硅熔体密度小(2.3g/cm)并有一定的表面张力,加上高频电磁场的托浮作用,所以熔区易保持稳定。悬浮区熔法除了可用于上述的多晶提纯,主要是利用硅中杂质的分凝效应和蒸发效应,获得高纯多晶硅。区熔可在保护气氛(氩、氢)中进行,也可在真空中进行,且可反复提纯(尤其在真空中蒸发速度更快),适用于制备高阻多晶硅。

3、区域的温度应略高于材料的熔点。在材料棒自上而下的移动过程中,被加热部分经历了熔化和结晶的过程(定向凝固的两个条件:1,热流向单一方向流动并垂直于生长中的固-液界面;2,在晶体生长前方的熔液中没有稳定的结晶核心。),最终形成了一个多晶棒。在整个过程中,材料棒几乎是架空的不与任何容器接触,避免了坩埚对材料的污染,可以用于制备高纯度的多晶硅。在用于提纯时,由于不同温度下,杂质在固体中的溶解度不同,可以使固体中的杂质汇集在棒的一端从而做到提纯的目的。


技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是,提供一种在上述方法的基础上结合定向凝固工艺使用的一种硅料的区熔提纯工艺。

2、为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:一种硅料的区熔提纯工艺,包括以下步骤:使用区熔炉将需提纯的材料放置到待加热区域,使其自上而下地通过加热区域,对区熔炉内通入保护气氛或抽真空,其中区熔温度高于材料熔点,材料棒自上而下的移动过程中,被加热部分经历熔化和结晶的过程,从而形成多晶棒,其中:下拉时需控制区熔溶液可见度、区熔液面高度与区熔部分固体的厚度。

3、优选的,所述保护气氛包括氦气与氩气。

4、优选的,所述区熔炉内稳定压力值在-0.005到-0.02mpa,持续进行进出气置换炉内原料产生的杂质和挥发物。

5、优选的,所述区熔溶液可见度为0~2/3占比面积。

6、优选的,所述区熔部分固体的厚度为0~30mm。

7、优选的,所述区熔液面的高度为450~550mm。

8、优选的,区熔炉下拉速率为20~120mm,区熔炉功率为500~650kw。

9、本发明与现有技术相比的优点在于:本发明专利提纯工艺在悬浮区熔法基础上(硅熔体密度小并有一定的表面张力加上高频电磁场的托浮作用)结合定向凝固(满足凝固界面具有稳定的定向生长要求,抑制固/液界面可能出现的较大成分过冷区避免自由晶粒的产生);同时通过采用控制区熔溶液及区熔部分固体的厚度和可见液面宽度等可以有效的将杂质去除干净排放在边缘和顶部,从而达到提纯到原生多晶硅品质的目的。



技术特征:

1.一种硅料的区熔提纯工艺,其特征在于:包括以下步骤:使用区熔炉将需提纯的材料放置到待加热区域,使其自上而下地通过加热区域,对区熔炉内通入保护气氛或抽真空,其中区熔温度高于材料熔点,材料棒自上而下的移动过程中,被加热部分经历熔化和结晶的过程,从而形成多晶棒,其中:下拉时需控制区熔溶液可见度、区熔液面高度与区熔部分固体的厚度。

2.根据权利要求1所述的一种硅料的区熔提纯工艺,其特征在于:所述保护气氛包括氦气与氩气。

3.根据权利要求1所述的一种硅料的区熔提纯工艺,其特征在于:所述区熔炉内稳定压力值在-0.005到-0.02mpa,持续进行进出气置换炉内原料产生的杂质和挥发物。

4.根据权利要求1所述的一种硅料的区熔提纯工艺,其特征在于:所述区熔溶液可见度为0~2/3占比面积。

5.根据权利要求1所述的一种硅料的区熔提纯工艺,其特征在于:所述区熔部分固体的厚度为0~30mm。

6.根据权利要求1所述的一种硅料的区熔提纯工艺,其特征在于:所述区熔液面的高度为450~550mm。

7.根据权利要求1所述的一种硅料的区熔提纯工艺,其特征在于:所述区熔炉下拉速率为20~120mm,区熔炉功率为500~650kw。


技术总结
本发明公开了一种硅料的区熔提纯工艺,其特征在于:包括以下步骤:使用区熔炉将需提纯的材料放置到待加热区域,使其自上而下地通过加热区域,对区熔炉内通入保护气氛或抽真空,其中区熔温度高于材料熔点,材料棒自上而下的移动过程中,被加热部分经历熔化和结晶的过程,从而形成多晶棒,其中:下拉时需控制区熔溶液可见度、区熔液面高度与区熔部分固体的厚度。本发明与现有技术相比的优点在于提供一种在悬浮区熔法上结合定向凝固工艺使用的一种硅料的区熔提纯工艺。

技术研发人员:张忠华,凌继贝,冯绍,杨平
受保护的技术使用者:内蒙古沐邦新材料有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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