专利名称：一种异形硅芯的拉制模板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模板，具体地说本发明涉及一种异形硅芯的拉制模板。
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“TI”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CtSmm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，生成的娃不断沉积在娃芯表面，娃芯的表面积也越来越大，`反应气体分子对沉积面(娃芯表面)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:I)、实心硅芯；实心硅芯的直径通常在8 10丽左右，由8 10丽生长至120 150丽为例，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或使硅芯的展开面积得到放大是本领域技术人员的长期诉求。本发明人通过实验发现，利用异形硅芯可以较好的实现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异形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，本发明公开了一种异形硅芯的拉制模板，本发明所述的异形硅芯的拉制模板利用形状为“工”字形槽、“十”字形槽、双“十”字槽、“六”字形槽、S形槽或Z形槽对于融化晶液的环形定型，使得籽晶拉制时，融化的晶液按照设计拉制出对应形状的籽晶；本发明结构独特，后期异形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:一种异形硅芯的拉制模板，包括模板、拉制槽，在模板上设有拉制槽，所述拉制槽为“工”字形槽、“十”字形槽、双“十”字槽、“六”字形槽、S形槽或Z形槽中的任一一个，在拉制槽的底部设有贯通至模板底部的晶液通路。所述的异形硅芯的拉制模板，拉制槽的底部设有贯通至模板底部的晶液通路。所述的异形硅芯的拉制模板，所述晶液通路为拉制槽的底部钻孔。所述的异形硅芯的拉制模板，所述晶液通路为拉制槽直接贯通至模板的底部面，由拉制槽下部形成晶液通路。所述的异形硅芯的拉制模板，在晶液通路的内壁的壁与壁之间设有连接点。所述的异形硅芯的拉制模板，所述模板的材质为石墨、钨或钥中的任一。通过上述公开内容，本发明的有益效果是:本发明所述异形硅芯的拉制模板，通过在模板上设置拉制槽，所述拉制槽为“工”字形槽、“十”字形槽、双“十”字槽、“六”字形槽、S形槽或Z形槽中的任一一种，融化的晶液进入拉制槽便可拉制出“工”字形硅芯、“十”字形硅芯、双“十”字硅芯、“六”字形硅芯、S形硅芯或Z形硅芯中的任一一种，然后通过相同形状的籽晶提拉出相同形状的硅芯，实现了异形硅芯的拉制；本发明构思奇妙、结构简单，使用成本较低，后期使用效果优于现有实心硅芯，具有一定的市场和应用前景。
图1是本发明模板的“工”字形槽立体结构示意图；图2是本发明拉制的“工”字形硅芯立体结构示意图；图3是本发明模板的“十”字形槽立体结构示意图；图4是本发明拉制的“十”字形硅芯立体结构示意图；图5是本发 明模板的双“十”字槽立体结构示意图；图6是本发明拉制的双“十”字形硅芯立体结构示意图7是本发明模板的“六”字形槽立体结构示意图；图8是本发明拉制的“六”字形硅芯立体结构示意图；图9是本发明模板的S形槽立体结构示意图；图10是本发明拉制的S形硅芯立体结构示意图；图11是本发明模板的Z形槽立体结构示意图；图12是本发明拉制的Z形硅芯立体结构示意图；在图中:1、“工”字形槽；2、模板；3、“工”字形硅芯；4、“十”字形槽；5、“十”字形硅芯；6、双“十”字槽；7、双“十”字硅芯；8、“六”字形槽；9、“六”字形硅芯；10、S形槽；11、S形硅芯；12、Z形槽；13、Z形硅芯。
具体实施方式下面结合实施例对本发明进行进一步的说明；下面的实施例并不是对于本发明的限定，仅作为支持实现本发明的方式，在本发明所公开的技术框架内的任意等同结构替换，均为本发明的保护范围；结合附图1 12中所述的异形硅芯的拉制模板，包括模板、拉制槽，在模板上设有拉制槽，所述拉制槽为“工”字形槽1、“十”字形槽4、双“十”字槽6、“六”字形槽8S形槽10或Z形槽12中的任一一个，在拉制槽的底部设有贯通至模板底部的晶液通路；拉制槽的底部设有贯通至模板2底部的晶液通路；所述晶液通路为拉制槽的底部钻孔或所述晶液通路为拉制槽直接贯通至 模板2的底部面，由拉制槽下部形成晶液通路。本发明考虑到拉制槽的强度，在晶液通路的内壁的壁与壁之间设有连接点；本发明所使用的材质需高于融化后的晶液，所述模板2的材质为石墨、钨或钥的中任一一种，通过材质可保证拉制空心硅芯时不会出现模板的融化。实施本发明所述的所述的空心硅芯的拉制模板，把干净的晶体料放入坩埚中，晶体料的高度不得超出模板2的模板上部面，将晶体料平整压实，然后将模板2放置在坩埚内，所述模板2的外缘面或上部面与定位机构连接，所述模板2并且与定位机构随动；坩埚的支撑体使所述坩埚独立且不与加热套接触；然后开启加热套对坩埚进行加热至坩埚内的晶体料融化，所述的晶体料融化为液体；仔晶夹头带着异形籽晶下降，异形籽晶的籽晶下端插入本发明相匹配模板2的“工”字形槽1、“十”字形槽4、双“十”字槽6、“六”字形槽8S形槽10或Z形槽12中熔化的晶体料液体中，然后提升管状籽晶，坩埚内熔化的晶体料液会跟随籽晶13上升，脱离了模板3的拉制槽晶体结晶形成“工”字形硅芯3、“十”字形硅芯5、双“十”字硅芯7、“六”字形硅芯9、S形硅芯11或Z形硅芯13 ;所述晶体料液体便形成了一个新的硅芯体，所述籽晶在仔晶夹头夹带下缓慢上升，便可形成所需长度的成品硅芯。本发明未详述部分为现有技术。为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
权利要求
1.一种异形硅芯的拉制模板，包括模板(2)、拉制槽，其特征是:在模板上设有拉制槽，所述拉制槽为“工”字形槽(1)、“十”字形槽(4)、双“十”字槽(6)、“六”字形槽(8)、S形槽(10)或Z形槽(12)中的任一一个，在拉制槽的底部设有贯通至模板底部的晶液通路。
2.根据权利要求1所述的异形硅芯的拉制模板，其特征是:拉制槽的底部设有贯通至模板(2)底部的晶液通路。
3.根据权利要求1所述的异形硅芯的拉制模板，其特征是:所述晶液通路为拉制槽的底部钻孔。
4.根据权利要求1所述的异形硅芯的拉制模板，其特征是:所述晶液通路为拉制槽直接贯通至模板(2)的底部面，由拉制槽下部形成晶液通路。
5.根据权利要求1所述的异形硅芯的拉制模板，其特征是:在晶液通路的内壁的壁与壁之间设有连接点。
6.根据权利要求1所述的异形硅芯的拉制模板，其特征是:所述模板(2)的材质为石墨、钨或钥中的任一。
全文摘要
一种异形硅芯的拉制模板，涉及一种模板，包括模板(2)、拉制槽，在模板上设有拉制槽，所述拉制槽为“工”字形槽(1)、“十”字形槽(4)、双“十”字槽(6)、“六”字形槽(8)、S形槽(10)或Z形槽(12)中的任一一个，在拉制槽的底部设有贯通至模板底部的晶液通路；本发明通过在模板上设置异形拉制槽，融化的晶液进入拉制槽便可拉制出“工”字形硅芯、“十”字形硅芯、双“十”字硅芯、“六”字形硅芯、S形硅芯或Z形硅芯中的任一一种异形硅芯，然后通过相同形状的籽晶提拉出相同形状的硅芯，实现了异形硅芯的拉制；本发明构思奇妙、结构简单，使用成本较低，后期使用效果优于现有实心硅芯，具有一定的市场和应用前景。
文档编号C30B15/24GK103160916SQ20111040825
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者刘朝轩, 王晨光 申请人:洛阳金诺机械工程有限公司