專利名稱：一種整體“u”形硅芯的生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及硅芯拉制技術領域，尤其是涉及一種利用整體"u"形籽晶的籽晶頭引 導熔態硅在籽晶端部結晶，通過控制整體"u"形籽晶、原料棒的運動，最終直接拉制成整體 "u"形硅芯的生產工藝。
背景技術：
目前，在西門子法生產多晶硅的過程中普片采用的是搭接硅芯技術，它應用于多 晶硅生產的一個環節——還原反應過程；還原反應是在一個密閉的還原爐中進行的，在裝 爐前先在還原爐內用多個硅芯搭接成若干個閉合回路，行話稱為"搭橋"，每一個閉合回路 的兩個豎硅芯分別接在爐底上的兩個電極上，兩個電極分別接直流電源的正負極，一組搭 接好的硅芯相當于一個大電阻，從而對硅芯進行加熱，向密閉的還原爐內通入氫氣和三氯 氫硅，進行還原反應，這樣，所需的多晶硅就會在硅芯表面生成。 如圖l所示，每個閉合回路均由豎硅芯a(l)、橫硅芯(2)、豎硅芯b(3)組成，其中 圖l顯示的是橫硅芯(2)搭接在豎硅芯a(l)、豎硅芯b(3)的"V"形口上，橫硅芯(2)也可 以搭接在豎硅芯a(l)、豎硅芯b(3)的"U"形口上。然而，不管采用哪種搭接技術都存在以 下兩種缺陷1、搭接處接觸面太小，造成搭接處接觸不好電阻較大，還原反應時在此處得到 的多晶硅質量較差，行話稱為"拐彎料"；2、還原反應過程中，硅芯前后方向可以由U形或V 形槽定位，但硅芯左右方向卻無法定位，這樣，在還原過程中容易造成硅芯倒伏。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種通過整體"U"形籽晶的豎直段結晶熔融態
原料棒，直接拉制成整體"U"形硅芯的生產工藝，無需再次搭接單根硅芯，簡化了工藝、提高
了效率、節省生產成本，同時提升了產品質量。 為了實現上述發明的目的，本發明采用如下技術方案 —種整體"U"形硅芯的生產工藝，具體包括以下步驟 a)、將硅芯制成整體"U"形籽晶，具體見專利(1、一種整體"U"形硅芯結構，申請號 為200910066299 ;2、一種硅芯彎曲設備及其硅芯彎曲方法，申請號為200910066297)記 載內容； b)、在一個密閉的保護氣體環境中的硅芯爐內，將至少一根整體"U"形籽晶用上
軸升降系統卡緊；所述整體"U"形籽晶即為專利(1、一種整體"U"形硅芯結構，申請號為
200910066299 ;2、一種硅芯彎曲設備及其硅芯彎曲方法，申請號為200910066297)記載
的，即整體"U"形籽晶僅為整體"U"形硅芯的兩豎直段硅芯較短的形式； c)、將原料棒放置在下軸升降系統的料盤座上，高頻加熱線圈下部； d)、通過控制硅芯爐的下軸升降系統使原料棒接近高頻加熱線圈，以靠近高頻加
熱線圈且不接觸為上限； e)、對高頻加熱線圈通高頻電，加熱原料棒上端部，使其形成熔區；
f)、控制上軸升降系統帶動整體"U"形籽晶下降，使整體"U"形籽晶的豎直段穿過 高頻加熱線圈內孔，插入原料棒的熔區；使籽晶端頭熔融與原料棒端部熔區形成一體；
g)、通過控制上軸升降系統和下軸升降系統協調運動；使整體"U"形籽晶緩緩上 升，整體"U"形籽晶的兩個籽晶頭分別引導原料棒頭部的熔態硅在籽晶端部結晶，在整體 "U"形籽晶兩頭部持續結晶拉制成硅芯； h)、待硅芯拉制到規定長度后，停爐，從爐中取出整體"U"形硅芯。
所述的整體"U"形硅芯的生產工藝中的保護氣體為氫氣、氬氣等。
由于采用了上述技術方案，本發明具有如下有益效果 可以直接將本工藝方法拉制出的整體"U"形硅芯倒置在還原爐內，并將整體"U" 形硅芯的兩個端頭接在還原爐的電極上，整個硅芯的電阻是均勻的，可使還原生產出的多 晶硅的一級品率大大提高，同時可有效避免還原生產過程中的硅芯倒伏現象；通過采用本 工藝方法拉制出的整體"U"形硅芯，有效降低了還原爐的設計、制造的復雜程度，降低多晶 硅生產的單位能耗。
圖1為三根硅芯"V"形口搭接的硅芯橋的結構示意圖； 圖2為本發明的整體"U"形籽晶結構示意圖； 圖3為本發明的整體"U"形硅芯結構示意圖； 圖4為本發明的一根整體"U"形硅芯拉制狀態示意圖； 圖5為圖4的俯視圖； 圖6為本發明的兩根整體"U"形硅芯拉制狀態示意圖；
圖7為本發明的整體"U"形籽晶另一種結構示意圖；
圖8為本發明的整體"U"形籽晶第三種結構示意圖；
圖9為本發明的整體"U"形籽晶第四種結構示意圖； 圖中l、豎硅芯a;2、橫硅芯；3、"V"形坡口 ；4、豎硅芯b ;5、整體"U"形籽晶；6、整 體"U"形硅芯；7、上軸升降系統；8、高頻加熱線圈；9、原料棒；10 、下軸升降系統；11 、雙目
高頻加熱線圈。
具體實施例方式
參考下面的實施例，可以更詳細地解釋本發明；但是，需說明的是，本發明并不局 限于下述實施例，只要通過整體"U"形籽晶，直接拉制成整體"U"形硅芯的工藝，均在本發 明的保護范圍之內。
實施例1 : 如圖4、圖5所示，當在硅芯爐內拉制一根整體"U"形硅芯時，具體包括以下步驟；
a)、如圖2所示，將硅芯制成一根整體"U"形籽晶5，具體見專利(1、一種整體"U" 形硅芯結構，申請號為200910066299 ;2、一種硅芯彎曲設備及其硅芯彎曲方法，申請號 為200910066297)記載內容; b)、在一個密閉的氬氣環境中的硅芯爐內，將一根整體"U"形籽晶5用上軸升降 系統7卡緊；所述整體"U"形籽晶5即為專利(1、一種整體"U"形硅芯結構，申請號為200910066299 ;2、一種硅芯彎曲設備及其硅芯彎曲方法，申請號為200910066297)記載 的，即整體"U"形籽晶5為整體"U"形硅芯6的兩豎直段硅芯較短的形式；
c)、將兩根原料棒9分別放置在下軸升降系統10的兩個料盤座上，其中兩根原料 棒9分別置于兩個高頻加熱線圈8的下部； d)、通過控制硅芯爐的下軸升降系統10使兩根原料棒9接近高頻加熱線圈8，以靠 近高頻加熱線圈8且不接觸為上限； e)、對高頻加熱線圈8通高頻電，加熱原料棒9上端部，使其形成熔區；
f)、控制上軸升降系統7帶動整體"U"形籽晶5下降，使整體"U"形籽晶5的兩 個豎直段分別穿過兩個高頻加熱線圈8的內孔，并插入原料棒9的熔區；需注意的是，整體 "U"形籽晶5下降時，不允許與高頻加熱線圈8發生接觸引起打火現象；籽晶端頭熔融與原 料棒端部熔區形成一體； g)、通過控制上軸升降系統7和下軸升降系統10協調運動；使整體"U"形籽晶5 緩緩上升，整體"U"形籽晶5的兩個籽晶頭分別引導兩個原料棒9頭部的熔態硅在籽晶端 部結晶，在整體"U"形籽晶5兩頭部持續結晶制成硅芯； h)、待硅芯拉制到規定長度后，停爐，從爐中取出結晶后的整體"U"形硅芯6，如圖 3所示。 實施例2 : 如圖6所示，當在硅芯爐內拉制兩根整體"U"形硅芯時，具體包括以下步驟；
a)、如圖2所示，將硅芯制成兩根整體"U"形籽晶5，具體見專利(1、一種整體"U" 形硅芯結構，申請號為200910066299 ;2、一種硅芯彎曲設備及其硅芯彎曲方法，申請號 為200910066297)記載內容; b)、在一個密閉的氫氣環境中的硅芯爐內，將兩根整體"U"形籽晶5分別用上軸 升降系統7卡緊；所述整體"U"形籽晶5即為專利(1、一種整體"U"形硅芯結構，申請號 為200910066299 ;2、一種硅芯彎曲設備及其硅芯彎曲方法，申請號為200910066297)記 載的，即整體"U"形籽晶5僅為整體"U"形硅芯6的兩豎直段硅芯較短的形式；
c)、將兩根原料棒9放置在下軸升降系統7的料盤座上，其中兩根原料棒9分別置 于兩個雙目高頻加熱線圈11的下部，具體見專利(1、可同時生產兩根硅芯及其它晶體材料 的高頻線圈，專利號為200810182000. 2)記載內容; d)、通過控制硅芯爐的下軸升降系統10使原料棒9分別接近兩個雙目高頻加熱線 圈11，以靠近兩個雙目高頻加熱線圈11且不接觸為上限； e)、分別對兩個雙目高頻加熱線圈11通高頻電，加熱兩根原料棒9上端部，使其形 成熔區； f)、控制上軸升降系統7帶動兩根整體"U"形籽晶5下降，使每根整體"U"形籽晶 5的兩個豎直段分別穿過雙目兩個高頻加熱線圈11對應的兩個內孔，并插入原料棒9的熔 區；籽晶端頭熔融與原料棒端部熔區形成一體； g)、通過控制上軸升降系統7和下軸升降系統IO協調運動；使兩根整體"U"形籽 晶5緩緩上升，每根整體"U"形籽晶5的兩個籽晶頭分別引導一個原料棒9頭部的熔態硅 在籽晶端部結晶，在整體"U"形籽晶5兩頭部持續結晶制成硅芯； h)、待硅芯拉制到規定長度后，停爐，從爐中取出結晶后的整體"U"形硅芯6，如圖3所示。
權利要求
一種整體“U”形硅芯的生產工藝，其特征是所述生產工藝具體包括以下步驟；a)、將硅芯制成整體“U”形籽晶(5)；b)、在一個密閉的保護氣體環境中的硅芯爐內，將至少一根整體“U”形籽晶(5)用上軸升降系統(7)卡緊；c)、將原料棒(9)放置在下軸升降系統(10)的料盤座上，高頻加熱線圈(8)下部；d)、通過控制硅芯爐的下軸升降系統(10)使原料棒(9)接近高頻加熱線圈(8)，以靠近高頻加熱線圈(8)且不接觸為上限；e)、對高頻加熱線圈(8)通入高頻電，加熱原料棒(9)上端部，使其形成熔區；f)、控制上軸升降系統(7)帶動整體“U”形籽晶(5)下降，使整體“U”形籽晶(5)的豎直段穿過高頻加熱線圈(8)內孔，插入原料棒(9)的熔區；籽晶端頭熔融與原料棒端部熔區形成一體；g)、通過控制上軸升降系統(7)和下軸升降系統(10)協調運動；使整體“U”形籽晶(5)緩緩上升，整體“U”形籽晶(5)的兩個籽晶頭分別引導原料棒頭部的熔態硅在籽晶端部結晶，在整體“U”形籽晶(5)兩頭部持續拉制成硅芯；h)、待硅芯拉制到規定長度后，停爐，從爐中取出結晶后的整體“U”形硅芯(6)。
2. 根據權利要求1所述的整體"U"形硅芯的生產工藝，同時拉制兩根及其以上整體"U" 形硅芯(6)均在本發明權利要求之內，如圖6所示。
3. 根據權利要求1所述的整體"U"形籽晶(5)不僅只是圖2 —種形式，如圖7所示，本 發明給出整體"U"形籽晶(5)的結構為兩個圓弧三個直線段的形式；如圖8所示，本發明給 出整體"U"形籽晶(5)的結構為三個圓弧四個直線段的形式；如圖9所示，本發明給出整體 "U"形籽晶(5)的結構為四個圓弧五個直線段的形式；這說明本發明可以產生出多種變化， 由于變化較多，本發明并不在此一一詳述；整體"U"形籽晶(5)的特征為整體"U"形籽晶 (5)至少有兩個直線段，兩直線段之間至少有一個圓弧，且直線和圓弧為一體結構。
全文摘要
一種整體“U”形硅芯的生產工藝，涉及硅芯拉制技術領域，具體包括以下步驟；將硅芯制成整體“U”形籽晶，將整體“U”形籽晶用上軸升降系統卡緊；將原料棒放置在下軸升降系統的料盤座上，原料棒接近高頻加熱線圈，操控高頻加熱線圈，加熱原料棒端部；整體“U”形籽晶下降，其豎直段穿過高頻加熱線圈內孔，插入原料棒的熔區；整體“U”形籽晶緩緩上升，整體“U”形籽晶的兩個籽晶頭分別引導原料棒頭部的熔態硅在籽晶端部結晶，在整體“U”形籽晶兩頭部持續拉制成硅芯；硅芯拉制到規定長度后，停爐，取出整體“U”形硅芯；采用本工藝拉制出的整體“U”形硅芯，有效降低了還原爐的設計、制造的復雜程度，降低多晶硅生產的單位能耗。
文檔編號C30B15/36GK101775643SQ200910227779
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者劉朝軒 申請人:劉朝軒