一种投料装置、单晶硅的生产设备及生产方法与流程

本发明涉及单晶硅的制备领域，尤其涉及一种投料装置、单晶硅的生产设备及生产方法。

背景技术：

1、单晶硅属于立方晶系，金刚石结构，是一种性能优良的半导体材料。硅材料广泛应用于红外光谱频率光学元件、红外及射线探测器、集成电路、太阳能电池等。

2、相关技术中，将破碎后的多晶硅棒料连续投至石英坩埚内的硅熔体中，并将浸入硅熔体中的籽晶缓慢提拉以连续生产单晶硅棒，而破碎后的多晶硅棒料颗粒较小，在投至硅熔体中容易扬起硅粉，影响单晶硅的正常生长，且容易导致单晶硅的生长中断，影响了单晶硅的生产效率。

技术实现思路

1、为克服现有技术中的不足，本申请提供一种投料装置、单晶硅的生产设备及生产方法。

2、第一方面，本申请提供的一种投料装置，包括：隔离组件与第一驱动组件，所述隔离组件设置于坩埚内且将所述坩埚至少隔离成两个容纳空间，相邻两所述容纳空间相连通，所述坩埚中设置有籽晶棒，所述第一驱动组件上设置有多晶硅棒，所述第一驱动组件用于驱动所述多晶硅棒移动，以使所述多晶硅棒至少部分与所述容纳空间中的硅熔体接触，并使所述硅熔体维持预设液面高度。

3、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述隔离组件与所述坩埚可拆卸连接，且所述隔离组件包括隔离筒与连接件，所述隔离筒套设于所述坩埚中，所述连接件连接所述坩埚与所述隔离筒以形成第一容纳槽与第二容纳槽，所述第一容纳槽位于所述坩埚的周缘处，所述籽晶棒设置于所述第二容纳槽中，所述第一驱动组件用于驱动所述多晶硅棒移动至所述第一容纳槽中，以使所述硅熔体维持第一预设液面高度或第二预设液面高度，且所述第二预设液面高度小于所述第一预设液面高度。

4、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述多晶硅棒包括：第一多晶硅棒与第二多晶硅棒，所述第一驱动组件用于驱动所述第一多晶硅棒移动至所述第一容纳槽中，以使所述硅熔体维持所述第一预设液面高度，所述第一驱动组件还用于驱动所述第二多晶硅棒移动至所述第一容纳槽中，以使所述硅熔体维持所述第二预设液面高度。

5、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述硅熔体维持所述第一预设液面高度时，所述坩埚位于第一位置，且所述投料装置还包括：第二驱动组件，所述第二驱动组件与所述坩埚连接，所述第二驱动组件用于驱动所述坩埚移动至第二位置，以使所述硅熔体维持第二预设液面高度，且所述第二位置位于所述第一位置靠近所述多晶硅棒的一端。

6、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述投料装置还包括：投料筒，所述多晶硅棒套设于所述投料筒中，所述第一驱动组件用于驱动所述多晶硅棒在所述投料筒中移动，以使所述多晶硅棒的熔化端与所述硅熔体接触。

7、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述硅熔体以第一预设速度从所述第一预设液面高度下降至所述第二预设液面高度，所述第二驱动组件用于驱动所述坩埚以第二预设速度移动至所述第二位置，所述第一预设速度与所述第二预设速度相等。

8、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述硅熔体维持所述第一预设液面高度时，所述硅熔体与所述投料筒维持第一预设间距，所述第二驱动组件用于驱动所述坩埚移动至第二位置，以使所述硅熔体与所述投料筒维持第二预设间距，所述第二预设间距与所述第一预设间距相等。

9、结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述多晶硅棒与所述第一驱动组件可拆卸连接，且所述多晶硅棒上设置有第三容纳槽，所述第三容纳槽与所述多晶硅棒呈预设角度设置，所述第三容纳槽用于容纳掺杂剂。

10、第二方面，本申请提供的一种单晶硅的生产设备，包括上述的所述投料装置。

11、第三方面，本申请提供的一种单晶硅的生产方法，所述单晶硅的生产方法采用上述的所述投料装置，包括以下步骤：获取多晶硅棒，并驱动所述多晶硅棒移动，以使所述多晶硅棒熔于硅熔体中，并使所述硅熔体维持预设液面高度，且所述多晶硅棒的熔化量与所述硅熔体中的籽晶棒的增重量相等。

12、相比现有技术，本申请的有益效果：

13、本申请提供的投料装置，所述第一驱动组件驱动所述多晶硅棒移动，以使所述多晶硅棒至少部分与所述容纳空间中的硅熔体接触，并使所述硅熔体维持预设液面高度，以完成所述多晶硅棒的熔化与所述籽晶棒上单晶硅的生长，相比于投入颗粒状的多晶硅，将棒状的多晶硅投入所述硅熔体中进行熔化，能有效避免投料过程中硅粉的扬起，并能有效改善颗粒状的多晶硅投入所述硅熔体中引起的液面抖动，利于保持所述硅熔体液面的稳定，为单晶硅的生长提供了良好的环境，提高了单晶硅的生产效率。

技术特征：

1.一种投料装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的投料装置，其特征在于，所述隔离组件与所述坩埚可拆卸连接，且所述隔离组件包括：

3.根据权利要求2所述的投料装置，其特征在于，所述多晶硅棒包括：

4.根据权利要求2所述的投料装置，其特征在于，所述硅熔体维持所述第一预设液面高度时，所述坩埚位于第一位置，且所述投料装置还包括：

5.根据权利要求4所述的投料装置，其特征在于，所述投料装置还包括：

6.根据权利要求5所述的投料装置，其特征在于，所述硅熔体以第一预设速度从所述第一预设液面高度下降至所述第二预设液面高度，所述第二驱动组件用于驱动所述坩埚以第二预设速度移动至所述第二位置，所述第一预设速度与所述第二预设速度相等。

7.根据权利要求5所述的投料装置，其特征在于，所述硅熔体维持所述第一预设液面高度时，所述硅熔体与所述投料筒维持第一预设间距，所述第二驱动组件用于驱动所述坩埚移动至第二位置，以使所述硅熔体与所述投料筒维持第二预设间距，所述第二预设间距与所述第一预设间距相等。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的投料装置，其特征在于，所述多晶硅棒与所述第一驱动组件可拆卸连接，且所述多晶硅棒上设置有第三容纳槽，所述第三容纳槽与所述多晶硅棒呈预设角度设置，所述第三容纳槽用于容纳掺杂剂。

9.一种单晶硅的生产设备，其特征在于，包括权利要求1-8中任意一项所述的投料装置。

10.一种单晶硅的生产方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任意一项所述的投料装置，所述单晶硅的生产方法包括以下步骤：

技术总结本发明提供了一种投料装置、单晶硅的生产设备及生产方法，涉及单晶硅的制备领域，投料装置包括：隔离组件与第一驱动组件，所述隔离组件设置于坩埚内且将所述坩埚至少隔离成两个容纳空间，相邻两所述容纳空间相连通，所述坩埚中设置有籽晶棒，所述第一驱动组件上设置有多晶硅棒，所述第一驱动组件用于驱动所述多晶硅棒移动，以使所述多晶硅棒至少部分与所述容纳空间中的硅熔体接触，并使所述硅熔体维持预设液面高度，相比于投入颗粒状的多晶硅，将棒状的多晶硅投入所述硅熔体中进行熔化，能有效避免投料过程中硅粉的扬起，并能有效改善颗粒状的多晶硅投入所述硅熔体中引起的液面抖动，利于保持所述硅熔体液面的稳定，提高了单晶硅的生产效率。技术研发人员：邹凯,莫磊,张国宏,田栋东,李长营,张德林,周文东,杜明受保护的技术使用者：甘肃瓜州宝丰硅材料开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5