[发明专利]一种空心硅芯的拉制模板

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种硅芯拉制模板，具体地说本发明涉及一种空心硅芯的拉制模板。

【背景技术】

目前，硅芯在国内使用量非常巨大；现有的硅芯是以区熔方式所生产的，其工艺过程中使用高频线圈、仔晶夹头来完成拉制过程，其工作原理如下：工作时通过给高频线圈通入高频电流，高频感应加热，使高频线圈产生电流对原料棒产生磁力线，加热后的原料棒上端头形成融化区，然后将仔晶插入熔化区，慢慢提升仔晶，熔化后的原料就会跟随仔晶上升，形成一个新的柱形晶体，这个新的柱形晶体便是硅芯或其它材料晶体的制成品。

然后将前述硅芯或其它材料晶体的制成品的柱形晶体在还原炉内进行还原反应，所述还原反应是在一个密闭的还原炉中进行的，在装炉前先在还原炉内用硅芯搭接成若干个闭合回路，也就是行话中的“搭桥”；每个闭合回路都由两根竖硅芯和一根横硅芯形成“∏”字形结构；每一个闭合回路的两个竖硅芯分别接在炉底上的两个电极上，两个电极分别接直流电源的正负极，然后对硅芯进行加热，加热中一组搭接好的硅芯相当于一个大电阻，然后向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，开始进行还原反应；这样，所需的多晶硅就会在硅芯表面生成形成多晶硅棒，所述多晶硅棒需要经过破碎、直拉炉拉制成为单晶硅。以上所述就是硅芯及其搭接技术在多晶硅生产中的应用。

在现有的西门子法生产多晶硅的过程中，由于所使用的硅芯直径通常为φ8mm左右的实心硅芯或经过线切割形成的方硅芯，搭接好的硅芯在正常还原反应过程中，生成的硅不断沉积在硅芯表面，硅芯的表面积也越来越大，反应气体分子对沉积面(硅芯表面)的碰撞机会和数量也随之增大，当单位面积的沉积速率不变时，表面积愈大则沉积的多晶硅量也愈多；因此在多晶硅生长时，还原反应时间越长，硅芯的直径越大，多晶硅的生长效率也越高，这样不仅可以大大提高生产效率，同时也降低了生产成本；但是现有的实心硅芯或方硅芯在还原中，都无法很好的克服由于搭接“实心硅芯或方硅芯”的硅芯强度较低，由此导致还原过程中所产生的硅芯倒伏现象，给生产带来不必要的麻烦和成本的增加；硅芯所述的倒伏现象是指硅芯在密闭的容器内进行生长，由于实心圆硅芯或方硅芯本身工艺所带来的后果是：

1)、实心硅芯；

实心硅芯的直径通常在8～10MM左右，由8～10MM生长至120～150MM为例，开始时生长较为缓慢，后期随着直径的加大，生长速度也随之加快；如果直接采用大直径的实心硅芯，则会造成硅芯本体的重量增加；并且在大直径实心硅芯的拉制过程中，由于要得到较大直径的硅芯，拉制速度要控制到很慢，生产效率低下；且生长过程中由于直径较大，拉直难度极高，并且每次仅可以少量的拉制，也就是拉制根数必将受到限制，对于加大直径问题现有技术中还有很多难点无法克服，同时大直径硅芯拉制所消耗的电能和保护性气体也随之增加，同时大直径硅芯还不便于后续加工和搬运；

2)、方硅芯；

目前市场上出现了线切割的方硅芯，由于是在线切割过程中，晶体受到金刚石线切割中的微震，使得成品方硅芯内出现较多肉眼难以察觉的微小裂痕，在硅芯生长通电的瞬间对于裂痕的冲击较大，使得硅芯生长过程中断裂或倒塌量大幅度增加，轻者导致该组硅芯无法生长，严重时导致停炉；那么采用大直径的硅芯进行搭接来实现多晶棒的快速生长及提高硅芯自身的强度就成了一个本领域技术人员难以克服的技术壁垒；然，对于如何加大硅芯直径也是本领域技术人员的长期诉求。

本发明人通过实验发现，利用空心硅芯可以较好的实现空心硅芯与实心硅芯在相同重量的情况下，可以有效的实现加大生长面积，然而目前还没有对于空心硅芯的生长设备和模板。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种空心硅芯的拉制模板，本发明所述的空心硅芯的拉制模板利用环形槽对于融化晶液的环形定型，使得管状籽晶拉制时，融化的晶液按照设计拉制出管状籽晶；本发明结构独特，后期空心硅芯的使用效果优于实心硅芯。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种空心硅芯的拉制模板，包括模板、环形槽、晶液通路和中部块体，在模板上设有环形槽，环形槽为圆环形或多角形，所述环形槽的中间为中部块体，在环形槽的底部设有贯通至模板底部的晶液通路。

所述的空心硅芯的拉制模板，在模板上设置的环形槽为至少一个且所述环形槽底部均设有贯通至模板底部的晶液通路。

所述的空心硅芯的拉制模板，所述晶液通路为环形槽贯通至模板底部面且对应环形槽环形分布的孔。

所述的空心硅芯的拉制模板，在环形分布孔的底部即模板底部面上设有下部环形槽。