[发明专利]高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用以及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用。所涉及的高纯多晶硅棒可以作为半导体或太阳能领域的单晶硅区域熔炼法的原料，用于制备单晶硅。本发明还涉及高纯多晶硅棒的制备方法。

背景技术

区域熔炼提纯多晶硅生长单晶硅是在20世纪50年代提出的，主要是利用区域熔炼的原理。在区域熔炼单晶硅的制备过程中，首先以高纯多晶硅为原料，制成棒状，并将多晶硅棒垂直固定；在多晶硅棒的下端放置具有一定晶向的单晶硅，作为单晶生长的籽晶；然后在真空或氩气等惰性气体保护下，利用高频感应线圈加热多晶硅棒，使多晶硅棒的部分区域形成熔区，并依靠熔区的表面张力保持多晶硅棒的平衡和晶体生长的顺序进行。晶体生长首先从多晶硅棒和籽晶的结合处开始，多晶硅棒和籽晶以一定的速度做相反方向的运动熔区从下端沿着多晶硅棒缓慢向上端移动，使多晶硅逐步转变成单晶硅。

由于区域熔炼单晶硅法的特殊工艺性，区域熔炼单晶硅的原料必须为具有一定直径的棒状多晶硅，而且它对多晶硅棒的密度、抗压都具有较高的要求，目前，区域熔炼单晶硅的原料是用化学气相沉积法制取的高纯多晶硅棒，具体方法(我们把进行化学气相沉积反应的反应器称为多晶硅还原炉，多晶硅还原炉主要有底板与罩子组成，其中还原炉底板上安装有用来加热用的电极)是指：将置于电极上的硅芯棒(直径约5毫米)通电加热至1100℃以上，通入中间化合物和高纯氢气，发生还原反应，采用化学气相沉积技术生成高纯硅沉积在硅芯棒上，使硅棒不断长大，直到硅棒的直径达到一定的数值，目前硅棒直径范围一般在80mm-200mm之间。通过化学气相沉积法来制备高纯多晶硅棒，不仅工艺非常复杂，而且电能消耗巨大，生产成本很高。

本发明提供一种低能耗、低成本的高纯多晶硅棒，该高纯多晶硅棒的密度、抗压、密度均匀性均满足区域熔炼单晶硅生长的原材料的要求，可以用来作为区域熔炼单晶硅生长的原材料。该发明采用低成本的高纯硅粉作为原材料，制备方法能量消耗低，相比传统的化学气相沉积法的得到的高纯多晶硅棒具有非常明显的价格优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用及其制备方法。所涉及的高纯多晶硅棒可以作为区域熔炼单晶硅长晶中的原材料。

本发明的技术方案为：

高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用。

高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用，其中：该高纯多晶硅棒采用纯度在99.999％-99.9999999999％的硅粉经过等压静压方法压制成型。

高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用，其中：高纯多晶硅棒的直径为20mm-300mm的硅棒。

高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用，其中：高纯多晶硅棒的长度为30mm-3000mm。

高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用，其中：高纯多晶硅棒采用的硅粉原料的颗粒直径在0.1微米-100微米。

高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用，其中：所得到的高纯多晶硅棒的密度为1.60-2.29克/立方厘米。

高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用，其中：所得到的高纯多晶硅棒的纯度在99.999％-99.9999999999％。

高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用，其中：所得到的高纯多晶硅棒的抗压参数为0.1-50MPa。

高纯多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用，其中：所得到的高纯多晶硅棒的密度均匀表现在该硅棒的任意截面上的任意两点的密度相差幅度在0-18％。

“硅棒的任意截面上的任意两点的密度相差幅度”的定义是：((密度大的数值减去密度小的数值)/密度大的数值)＊100％。

例如某硅棒的某截面上的某两点的密度分别为1.78克/立方厘米，1.74克应方厘米，则密度相差幅度为((1.78-1.74))/1.78)＊100％＝2.3％。

作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用的高纯多晶硅棒的制备方法，其中：采用等压静压方法，步骤如下：

(1)取软质包装材料做成圆筒状容器；

(2)将硅粉放入软质包装材料的圆筒状容器中；加盖密封；

(3)将上一步骤中密封好的装有硅粉的软质包装材料的圆筒状容器置于液体介质中；

(4)压力机对放置了装有硅粉的软质包装材料的圆筒状容器的液体介质加压；

(5)停止加压，取出圆筒状容器中的物料即得到高纯多晶硅棒。