[发明专利]提纯硅的方法

摘要

本发明公开了一种提纯硅的方法。所述方法首先将粗硅与可与硅形成过共晶或者过包晶的高纯金属熔化在内设温度定向控制管的坩埚中，利用温度定向控制管产生高的侧向和纵向温度梯度，结合行波磁场控制初生单质硅在过共晶合金系中的结晶过程，提高初生单质硅的生长界面稳定性，抑制助熔金属夹杂物的形成。首先制备的棒材为初生单质硅在中心，助熔金属在外侧的结构。然后，在顶部高温区实现硅的过饱和溶解，再借助行波磁场发生器的往复运动，实现中心初生单质硅棒的粗化长大。生长完毕且冷却后，切掉头部金属吸杂区域。获得的初生硅再次重复上述过程，实现高纯硅的制备。因此，所述方法可以避免引用大量的金属夹杂物，且工艺简单，制备的硅纯度高。

主权项

1.一种提纯硅的方法，所述方法使用硅提纯装置，其特征在于包括如下步骤：/n1）将粗硅与高纯金属块放置在内设温度定向控制管（1-1）的坩埚（1）中；/n2）启动坩埚外侧的加热器组（6）将坩埚内的粗硅与可与硅形成过共晶或者过包晶的高纯金属熔化为含硅合金熔体（4）；将下端具有加热丝（19）的陶瓷杆（18）从坩埚（1）的顶部方向插入到温度定向控制管（1-1）中，直至坩埚底部位置，将注液管（14）从坩埚（1）的底部方向插入到所述温度定向控制管（1-1）中，且所述加热丝（19）与所述注液管（14）之间保持有一段距离；通过调压管（9）向Ga-In-Sn注入槽（11）中注入可控压力气体，使Ga-In-Sn注入槽（11）内的冷却Ga-In-Sn合金液（10）注入到温度定向控制管（1-1）中，通过Ga-In-Sn回流槽内的第一液位器（20）和Ga-In-Sn注入槽内的第二液位器（21）感应的信息计算温度定向控制管（1-1）中冷却Ga-In-Sn合金液（10）液面的高度，使得加热丝（19）与温度定向控制管（1-1）中液面高度差保持恒定；/n3）通过加热丝（19）使得含硅合金熔体（4）温度处于较高的温度状态，通过控制温度定向控制管（1-1）内的Ga-In-Sn液面高度实现温度定向控制管（1-1）附近熔体的强制冷却，从而实现初生单质硅（5）的凝固，在温度定向控制管（1-1）附近的熔体中产生高的侧向和纵向温度梯度，提高初生单质硅（5）的凝固的界面稳定性；通过行波磁场发生器（3），加速熔体内的对流，降低初生单质硅（5）的凝固界面附近溶质的富集，加速硅原子的传输；/n4）利用凝固控制器（15）保持加热丝（19）、行波磁场发生器（3）及升降台（12）同步沿着坩埚轴向运动，同时调节调压管（9）的气体压力，保持温度定向控制管（1-1）内的Ga-In-Sn液面高度与加热丝（19）和行波磁场发生器（3）的协调运动，从而实现初生单质硅（5）从坩埚底部向顶部的顺序凝固；在初生单质硅（5）的凝固过程中不断通过投料管（16）向含硅合金熔体（4）中投入粗硅（17）；/n5）待控制温度定向控制管（1-1）内的Ga-In-Sn液面移动至与含硅合金熔体（4）的液面齐平时，停止升降台（12）的运动；加热丝（19）使得含硅合金熔体（4）上表面的温度最高；然后控制行波磁场发生器（3）往复运动，使得不断投入的粗硅（17）溶解后重新凝固到初生单质硅（5）上，使其不断长大粗化；/n6）待生长完毕后，关闭加热器组（6），停止行波磁场发生器（3）的运动，取出整个铸锭，切掉头部金属吸杂区域，获得的初生硅再次重复上述过程，实现高纯硅的制备。/n