专利名称：用于铸造单晶硅的籽晶板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及单晶硅制备技术，尤其涉及一种用于铸造单晶硅的籽晶板。
背景技术：
单晶硅制备技术主要有直拉法和区熔法，其原理均是采用籽晶引晶法，将具有特定晶格结构的籽晶放入熔化的硅液中，使硅沿着籽晶，并按照原先的晶格结构生长，从而制备出高纯度的单晶硅棒料。目前，有商家开发出了一种采用铸造的方法来生产单晶硅的方法，其不仅可以制备出高纯度单晶硅，更重要的是，其产能相比传统直拉法和区熔法制备技术有了大幅的提升，从而可显著地提高单晶硅的生产效率，有效控制了生产成本。其原理如图I所示，先将单晶硅棒料I’加工成四棱柱，然后再沿其生产方向的横截面切割成正方形片状的籽晶板2’，然后将其铺设于坩埚3’内，最后，在坩埚3’内注入熔融的硅液，适当控制冷却温度后，便可制备出单晶硅铸锭。此种方法固然使产能得到明显提升，但是，将圆形单晶硅棒I’料切制成方形片状的籽晶板2’，会产生极大的材料浪费，实际的材料利用率一般只有60%左右，使得生产成本并未得到有效控制。有鉴于此，为了提高材料利用率，有人提出另一种籽晶板的切制方法，如图2所示。籽晶板2’’在修整的过程中预留部份圆弧，使得籽晶板2’’的有效尺寸相对增大。采用这种方法切制籽晶板2’’，可使单晶硅棒料I’’的利用率提高到75%左右，虽然相比前述方法有一些提升，但是，在将籽晶板2’ ’铺设到坩埚3’ ’内时，籽晶板2’ ’上的圆弧部分会产生较多的空隙，空隙处由于没有籽晶的引晶作用从而长出其他晶向不规则的多晶硅晶体。使得所制备出的硅锭质量有所下降，铸锭晶向不稳定，晶格结构不规则。
实用新型内容本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于铸造单晶硅的籽晶板，既可以提高单晶硅棒料的利用率，又可采用上述铸造方法制备出高质量的铸锭。为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种用于铸造单晶硅的籽晶板，铺设于坩埚底部，所述籽晶板为圆柱形单晶硅棒料沿生长方向平行于一轴向平面切割而成的方形薄板。其中，所述籽晶板沿所述生长方向的长度小于等于坩埚的长度和宽度中的较大的一个长度值。其中，所述籽晶板沿所述生长方向的长度的整数倍等于坩埚的长度或宽度。其中，所述籽晶板的三倍长度大于等于坩埚的长度和宽度中的较大的一个长度值。其中，当由所述单晶硅棒料切割而成的籽晶板的最大宽度为D，最小宽度为d，且 a=max (a, b),则所述籽晶板的长度L满足 a-D ^ L ^ a_d ；[0012]其中，max(a，b)为a、b中的较大值，a为坩埚的长度，b为坩埚的宽度。其中，当由所述单晶硅棒料切割而成的籽晶板的最大宽度为D，最小宽度为d，且a=max (a, b),则所述籽晶板的长度L满足aK2L；^a-d;其中，max(a，b)为a、b中的较大值，a为坩埚的长度，b为坩埚的宽度。其中，当由所述单晶硅棒料切割而成的籽晶板的最大宽度为D，最小宽度为d，且a=max (a, b),则所述籽晶板的长度L满足a-D 彡 3L 彡 a_d ； 其中，3L为所述籽晶板的三倍长度，max (a，b)为a、b中的较大值，a为坩埚的长度，b为坩埚的宽度。实施本实用新型实施例，具有如下有益效果I、提高了材料利用率。采用将单晶硅棒料沿生长方向平行于某一轴向平面切割成方形薄板，使总的有效使用面积增大，被修整的部分减少。而且，由于相比于上述现有技术，本实用新型的籽晶板切割量少，切屑少，避免了材料在切割过程中的浪费。2、节省了铺设时间。本实用新型实施例的籽晶板尺寸较大，在将其铺设到坩埚内时，非常方便，也不会出现拼接不齐等现象。3.减少了籽晶间的缝隙，从而提高了铸造单晶硅的比率，减少了籽晶间缝隙造成的晶体缺陷，提闻了晶体质量。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是现有技术中籽晶板的一种切制方式；图2是现有技术中籽晶板的另一种切制方式；图3是本实用新型第一实施例中籽晶板的切制方式示意图；图4是图3中籽晶板的铺设效果示意图；图5是本实用新型第二实施例中籽晶板的铺设效果示意图；图6是本实用新型第三实施例中籽晶板的铺设效果示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例一请一并参阅图3及图4，本实用新型实施例提供一种籽晶板2及其切制方式，所切得的籽晶板2铺设于坩埚3的底部，用于铸造单晶硅铸锭。本实施例采用圆柱形单晶硅棒料I沿生长方向且平行于某一轴向平面切割，得到若干薄板，再将该薄板修整成方形后，形成本实施例的籽晶板2。因此，这些籽晶板2的长度L相同且均与单晶硅棒料I的长度一致，宽度则不尽相同；籽晶板2的最大宽度D略小于单晶硅棒料I的直径，最大宽度D与最小宽度d取决于籽晶板2的厚度和切割位置。一般地，同一规格的单晶硅棒料I所切得的籽晶板2，其最大宽度与最小宽度是固定值。为了使切割下来的籽晶板2能刚好铺满坩埚3底部，而不需要进行裁剪，籽晶板2的尺寸需满足以下关系式L ( max (a, b)其中，max (a, b)为a、b中的较大值，a为i甘祸3的长度，b为i甘祸3的宽度。上述关系式的意义是，若坩埚3底部为长方形，籽晶板2的长度最大不能超过坩埚3的长度和宽度中的较大者。也就是说，若坩埚3的长度a大于宽度b，则籽晶板2的长度L不应大于长度a ;反之，若坩埚3的长度a大于宽度b，则籽晶板2的长度L不应大于宽度b。这样，所切割得到的籽晶板2便可直接铺设于坩埚3底部，无需再进行修整，以免造成材料浪费。当单晶硅棒料I的长度刚好等于坩埚3的长度或宽度时，切割所得到的籽晶板2 便可直接将坩埚3底部铺满，不必拼接或交叉摆放。本实施例的籽晶板2长度不大于坩埚3的长度和宽度，使其无需修整便可铺设到坩埚底部，避免了材料浪费，提高了材料的利用率。而且，由于籽晶板2为方形，其铺设在坩埚底部后不会产生大的间隙，从而使得铸造出的单晶硅铸锭纯度较高，质量较好。实施例二 图4所示的铺设效果出现的可能性较小，而实际上，单晶硅棒料I通常是长短不一的，且有可能长于坩埚3的最大尺寸，即L>max(a，b)，或短于坩埚3的最小尺寸，即L<min(a, b)。如图5所示，对于前者，本实施例将该单晶硅棒料I截成两段或多段，再将其切割成籽晶板2。本实施例籽晶板2的长度一般满足以下关系式3L彡max (a, b)>L,同样，L为籽晶板2的长度，a为坩埚3的长度，b为坩埚3的宽度。该关系式的意义在于，将过长的单晶硅棒料I截成多段时，为了不使籽晶板2过短，截成的段数不宜过多，即，假设a>b，则在坩埚3的长度方向，籽晶板2的拼接块数最好不超过3块。当然，需要说明的是，在本实用新型其它实施例中，拼接块数也可能超过3块，只是从切割效率和铺设时间上来考虑的话，采用本实施例的切制方式更为合理，上述情形下的铺设效果。本实施例的籽晶板2在铺设到坩埚3底部的过程中，若3L彡max (a, b)>L，则可将多块拼接起来进行铺设，铺设方便，也不会造成材料浪费。实施例三在实际的铺设过程中，更多地可能存在以下状况结合图3和6所示，在坩埚3的长度方向，当采用一块、两块或多块籽晶板2拼接铺设后，籽晶板2与坩埚3之间还差了一段距离，而该距离只相当于籽晶板2的宽度尺寸时，则可采用交叉摆放的铺设方式，此时，籽晶板2的长度L满足a_D ^ L ^ a_d，或 a_D ^ 2L ^ a_d，或 a_D ^ 3L ^ a_d，......其中，D为籽晶板2的最大宽度，d为最小宽度，L为籽晶板2的长度，且a=max (a,b)上述关系式的意义是，用一块、两块或两块以上的籽晶板2沿长度方向拼接铺设后，最后一块籽晶板2的末端仍离坩埚3另一侧有一段距离，而这个距离又不能按原先的方向再拼接一块籽晶板2，而且该距离介于籽晶板2的最大宽度和最小宽度之间。这时，可以将一块适合宽度的籽晶板2与之前的铺设方向相垂直进行交叉铺设便可，避免将籽晶板2截断导致材料浪费。以上仅以a=max(a, b)为例说明其铺设方式，实际上，当b=max(a, b)时,本实施例的籽晶板2的长度同样应适用上述铺设方式。上述各实施例中，坩埚3为长方体，可以理解的是，在坩埚3为正方体，即a=b的情形下，本实用新型具有同样的使用效果。当然，在其他实施例中，也可以将所述籽晶板2沿所述生长方向的长度切割为所述坩埚3的长度或宽度的几分之一，即所述籽晶板2沿所述生长方向的长度的整数倍等于所述坩埚3的长度或宽度。从而使得能够在所述坩埚3内铺设整数个所述籽晶板2。综上所述，本实用新型的籽晶板2采用上述各实施例的切制方式，可以有效地提高材料的利用率。以采用直径为8英寸的单晶硅棒料切制18mm厚的籽晶板2为例，本实用新型可使材料的实际利用率达到93%以上。而且，所切制的籽晶板2可用于拼接铺设或交叉摆放铺设，可以无需对籽晶板2进行修整，也避免了材料的浪费，还可使用不同长度的单晶娃棒料I来切制杆晶板2,对单晶娃棒料I的尺寸不挑副，对材料尺寸具有良好的适应性。同时，由于本实用新型的籽晶板2尺寸相对较大，在将其铺设到坩埚3底部的过程中，可以节省时间。以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
权利要求1.一种用于铸造单晶硅的籽晶板，铺设于坩埚底部，其特征在于所述籽晶板为圆柱形单晶硅棒料沿生长方向平行于一轴向平面切割而成的方形薄板。
2.如权利要求I所述的籽晶板，其特征在于所述籽晶板沿所述生长方向的长度小于等于坩埚的长度和宽度中的较大的一个长度值。
3.如权利要求I所述的籽晶板，其特征在于所述籽晶板沿所述生长方向的长度的整数倍等于坩埚的长度或宽度。
4.如权利要求I所述的籽晶板，其特征在于所述籽晶板的三倍长度大于等于坩埚的长度和宽度中的较大的一个长度值。
5.如权利要求I所述的籽晶板，其特征在于当由所述单晶硅棒料切割而成的籽晶板的最大宽度为D,最小宽度为d,且a=max (a, b),则所述籽晶板的长度L满足a-D ^ L ^ a_d ； 其中，max(a, b)为a、b中的较大值，a为坩埚的长度，b为坩埚的宽度。
6.如权利要求I所述的籽晶板，其特征在于当由所述单晶硅棒料切割而成的籽晶板的最大宽度为D,最小宽度为d,且a=max (a, b),则所述籽晶板的长度L满足 a-D 2L a_d ； 其中，max(a, b)为a、b中的较大值，a为坩埚的长度，b为坩埚的宽度。
7.如权利要求I所述的籽晶板，其特征在于当由所述单晶硅棒料切割而成的籽晶板的最大宽度为D,最小宽度为d,且a=max (a, b),则所述籽晶板的长度L满足a_D ^ 3L ^ a_d ； 其中， 3L为所述籽晶板的三倍长度，max (a, b)为a、b中的较大值,a为坩埚的长度，b为坩埚的宽度。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种用于铸造单晶硅的籽晶板，铺设于坩埚底部，籽晶板为单晶硅棒料沿生长方向平行于一轴向平面切割而成的方形薄板。本实用新型实施例的籽晶板沿径向切制，使单晶硅棒料的利用率得到有效提高，而且切割下来的方形薄板被修整的部分较少，也减少了材料的浪费，直接降低了单晶硅的铸造成本。
文档编号C30B11/14GK202380120SQ201120532108
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者丁剑, 何亮, 李松林, 胡动力 申请人:江西赛维Ldk太阳能高科技有限公司