[发明专利]硅纯化模具和方法

权利要求书

1.一种方法，其包括：

在坩埚中形成熔融金属合金，其中所述合金与硅形成二元共晶系统；

将所述熔融金属合金的至少一部分冷却至液线温度以下且共晶温度以上的温度，以从所述熔融金属合金中沉淀硅；

控制坩埚内的温度，以在坩埚内保持在共晶温度以上的最小温度；以及

从所述熔融金属合金中分离经沉淀的硅。

2.根据权利要求1所述的方法，其中控制坩埚内的温度进一步包括控制坩埚内的热梯度，使得经沉淀的硅集中在坩埚的底部，且剩余的熔融金属合金集中在坩埚的上部部分。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在坩埚中形成熔融金属合金包括在坩埚中形成硅-铝合金。

4.根据权利要求3所述的方法，其中在坩埚中形成熔融金属合金包括以约60重量％的硅和22重量％的硅之间，且余量基本上为铝的起始组成来形成硅-铝合金。

5.根据权利要求3所述的方法，其中在坩埚中形成熔融金属合金包括以约50重量％的硅和30重量％的硅之间，且余量基本上为铝的起始组成来形成硅铝合金。

6.根据权利要求3所述的方法，其中冷却包括将坩埚内的温度保持在约577℃-1100℃之间的范围内。

7.根据权利要求3所述的方法，其中冷却包括将坩埚内的温度保持在约720℃-1100℃之间的范围内。

8.根据权利要求3所述的方法，其中冷却包括将坩埚内的温度保持在约650℃-960℃之间的范围内。

9.根据权利要求1所述的方法，其中控制坩埚内的温度包括覆盖所述坩埚的顶部。

10.一种方法，其包括：

在坩埚中形成熔融金属合金，其中所述合金与硅形成二元共晶系统；

将所述熔融金属合金冷却至液线温度以下且共晶温度以上的温度，以从所述熔融金属合金中沉淀硅；

主动加热坩埚，以在坩埚内保持在共晶温度以上的最小温度；以及

从所述熔融金属合金中分离经沉淀的硅。

11.根据权利要求10所述的方法，其中在坩埚中形成熔融金属合金包括在坩埚中形成硅-铝合金。

12.根据权利要求10所述的方法，其中主动加热坩埚包括加热所述坩埚的顶部表面。

13.根据权利要求10所述的方法，其中主动加热坩埚包括加热所述坩埚的侧面。

14.根据权利要求13所述的方法，其中主动加热坩埚包括加热所述坩埚的顶部表面。

15.一种硅纯化系统，其包括：

坩埚，所述坩埚包括多个坩埚内衬层；

加热系统，所述加热系统与所述坩埚相邻设置，以控制所述坩埚的至少一部分内的温度；以及

加热系统控制器，所述加热系统控制器构造成在操作时将坩埚内的最小温度保持在二元硅合金共晶温度以上。

16.根据权利要求15所述的硅纯化系统，其中所述加热系统包括顶部加热器。

17.根据权利要求16所述的硅纯化系统，其中所述顶部加热器包括金属壳内的耐火层。

18.根据权利要求15所述的硅纯化系统，其中所述加热系统包括侧面加热器。

19.根据权利要求17所述的硅纯化系统，其中所述加热系统包括顶部加热器。

20.根据权利要求15所述的硅纯化系统，其中所述多个坩埚内衬层包括具有耐火内衬的金属壳，所述金属壳具有SiC底层。

21.根据权利要求15所述的硅纯化系统，其中所述加热系统包括顶盖。

22.根据权利要求15所述的硅纯化系统，其中所述加热系统控制器构造成在约720℃-1100℃之间的范围内操作。

23.根据权利要求15所述的硅纯化系统，其进一步包括所述收集系统，以从熔融的二元硅合金内取出经沉淀的硅。