[发明专利]一种定向凝固及渣滤熔炼提纯多晶硅的方法及设备

权利要求书

1.一种定向凝固及渣滤熔炼提纯多晶硅的方法，其特征是：先熔化造渣剂及硅料：加热在熔炼坩埚中的造渣剂，并使其保持液态，同时通过另一小坩埚中熔化高硼、高金属的多晶硅料形成多晶硅熔液；然后提纯：将多晶硅熔液连续导入并分散于液态造渣剂中，熔炼反应去除杂质硼，最后待熔炼坩埚中液体装满时，停止加入多晶硅熔液，通过加热使熔炼坩埚中保持液态，熔炼后进行定向凝固，使金属杂质及废渣向熔液顶部富集，直到液态全部凝固并降至室温，打开炉盖，取出硅锭，切去硅锭顶部杂质含量较高的多晶硅及废渣，即可得到硼和金属杂质含量较低的多晶硅锭。

2.根据权利要求1所述的一种定向凝固及渣滤熔炼提纯多晶硅的方法，其特征是：所述熔化造渣剂及硅料前进行预处理：将造渣剂放于熔炼坩埚内，对设备抽取真空，将真空室抽到高真空0.002Pa以下；向拉锭机构中通入冷却水，使其温度维持在30-40℃。

3.根据权利要求1所述的一种定向凝固及渣滤熔炼提纯多晶硅的方法，其特征是：所述熔化造渣剂及硅料：通过感应加热将造渣剂熔化，并维持液态，同时通过感应加热将高硼、高金属的多晶硅料熔化形成熔液。

4.根据权利要求1所述的一种定向凝固及渣滤熔炼提纯多晶硅的方法，其特征是：所述提纯：随着小坩埚中硅熔液的增多，硅熔液将通过导流装置导流入熔炼坩埚中熔化的造渣剂中，并发生反应去除杂质硼，同时硅熔液不断下沉，在熔炼坩埚底部聚集，熔炼过程中保持液体温度在1500-1600℃之间，待熔炼坩埚中的液体装满时，停止向小坩埚中加入多晶硅料；使熔炼坩埚中混合液保持3-5min后开启拉锭机构向下拉锭，进行定向凝固，金属杂质和废渣向硅锭底部聚集，直到液态全部凝固后关闭拉锭机构并停止熔炼，硅锭冷却至室温，打开炉盖，取出硅锭，切去硅锭顶部金属杂质含量较高的多晶硅及废渣，即可得到硼和金属杂质含量较低的多晶硅锭。

5.一种定向凝固及渣滤熔炼提纯多晶硅的设备，其特征是：设备由炉门及真空炉壁构成真空设备，真空设备的内腔即为真空室，真空室内安装熔炼装置和熔化装置，熔炼装置采用熔炼坩锅安装在拉锭机构上，熔炼坩锅外安装有加热装置；熔化装置采用小坩锅外安装加热装置，小坩锅溢流口连通熔炼坩锅。

6.根据权利要求5所述的一种定向凝固及渣滤熔炼提纯多晶硅的设备，其特征是：所述真空室内安装有支撑底座，支撑底座上安装有小坩埚，小坩埚顶部真空炉壁内安装有加料口。

7.根据权利要求5所述的一种定向凝固及渣滤熔炼提纯多晶硅的设备，其特征是：所述支撑底座采用支撑架、支撑杆由里到外安装于真空炉壁的底部，石墨底座安装于支撑杆上，小坩锅安装在石墨底座。

8.根据权利要求5所述的一种定向凝固及渣滤熔炼提纯多晶硅的设备，其特征是：所述熔炼坩锅与加热装置之间安装有保温碳毡，加热装置及保温碳毡上部安装有导流装置；所述加热装置由感应线圈和石墨套筒构成，感应线圈置于石墨套筒外壁；所述拉锭机构采用拉锭支撑杆安装在真空炉壁的底部，石墨块安装在拉锭支撑杆上，熔炼坩埚安装在石墨块上。

9.根据权利要求5所述的一种定向凝固及渣滤熔炼提纯多晶硅的设备，其特征是所述导流装置采用石墨支撑架安装于石墨套筒及保温碳毡之上，带有落料孔的分流板安装于石墨支撑架之上，导流槽置于分流板、石墨套筒和小坩埚之上，导流槽两端分别连通分流板和小坩锅。