一种用于铸锭分离高金属杂质区的设备及方法

摘要

一种用于铸锭分离高金属杂质区的设备及其方法，通过在铸锭设备坩埚顶部预留出一定的区域，该区域不喷覆Si₃N₄涂层，控制硅锭的生长方式和速率，使硅锭生长至为涂覆Si₃N₄涂层的区域时，通过充入一定量的氩气，使硅锭顶部高金属杂质区反向凝固，在定向凝固与反向凝固的界面处会形成裂纹，极易脱离开，并且反向凝固的区域由于未喷覆Si₃N₄涂层，硅锭与石英坩埚发生粘连，在取出硅锭后，破碎外表面石英坩埚的同时，可将硅锭中高金属杂质的区域一并去除。去除方法简单易行，且节省一定的Si₃N₄用量，硅锭利用率或实际良率为88％～91％。

主权项

一种用于铸锭分离高金属杂质区的方法，包括以下步骤：①将硅料装入石英坩埚(5)中，关闭设备仓门，抽真空至0.8Pa以下，开启石墨加热器(3)，加热硅料至1175℃，保持1～2h，使硅料温度与石墨加热器(3)温度相同且排出其中的水分和油脂，继续提高石墨加热器(3)功率，使硅料温度达到1540℃，待硅料完全熔化；②将隔热笼(2)以0.5～2cm/h的速度向上提拉，使硅料内部形成自下而上的温度梯度，开始长晶，待长晶至Si₃N₄层(4)的高度时，通入氩气，使炉内真空度降至3×10⁴Pa～6×10⁴Pa，硅熔体从上表面开始自上而下反向凝固；③双面长晶结束后，进入退火阶段，保持退火温度1330～1370℃，退火时间为1.5～3h；④退火之后进入冷却阶段，再次通入氩气，使炉内真空度降至8×10⁴Pa～9×10⁴Pa，冷却；⑤出炉脱锭：硅锭的定向凝固与反向凝固的界面处会出现断裂面，在去除石英坩埚的同时，可将高金属杂质区一并去除；所述设备包括氩气通入口(1)、隔热笼(2)、石墨加热器(3)和石英坩埚(5)，所述隔热笼(2)、石墨加热器(3)和石英坩埚(5)均一面开口，所述隔热笼(2)和石墨加热器(3)开口向下扣于石英坩埚(5)上，所述石英坩埚(5)开口向上，其内壁涂覆有Si₃N₄层(4)，所述石英坩埚内Si₃N₄层(4)的涂覆高度根据待分离铸锭的理论良率确定，预留出待去除的高金属杂质区。