Спосіб одержання твердого полікристалічного кремнію високої чистоти

1. Спосіб одержання твердого полікристалічного кремнію високої чистоти шляхом очищення металургійного кремнію низької чистоти, що містить щонайменше одну з наступних забруднювальних домішок Аl, As, Ba, Ві, Са, Cd, Fe, Co, Cr, Cu, Fe, La, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Sb, Sc, Sn, Sr, Ті, V, Zn, Zr і В, причому вказаний спосіб включає етапи, на яких:

(a) витримують розплав металургійного кремнію низької чистоти у формі, причому вказана форма має ізольовану нижню стінку, ізольовані бічні стінки і відкриту верхню частину,

(b) отверджують розплав спрямованим отвердженням від вказаної відкритої верхньої частини в напрямку до вказаної ізольованої нижньої стінки вказаної форми при електромагнітному перемішуванні розплаву, щоб омивати поверхню отвердження і запобігти захопленню збагаченої домішками рідини дендритним утворенням,

(c) контролюють швидкість вказаного спрямованого отвердження,

(d) припиняють вказане спрямоване отвердження, коли розплав частково затвердів, щоб одержати зливок, який має зовнішню оболонку, що містить вказаний твердий полікристалічний кремній високої чистоти, і центральну частину, що містить збагачений домішками рідкий кремній, і

(e) створюють отвір у вказаній зовнішній оболонці вказаного зливка, щоб злити вказаний збагачений домішками рідкий кремній і залишити зовнішню оболонку, що містить вказаний твердий полікристалічний кремній високої чистоти, одержуючи вказаний твердий полікристалічний кремній високої чистоти.

2. Спосіб за п. 1, в якому додатково вказану ізольовану нижню стінку і вказані ізольовані бічні стінки нагрівають, щоб мінімізувати утворення кірки кремнію на вказаній ізольованій нижній стінці і вказаних ізольованих бічних стінках вказаної форми.

3. Спосіб за п. 1, в якому вказану швидкість спрямованого отвердження контролюють ізолюванням вказаної ізольованої нижньої стінки і вказаних ізольованих бічних стінок.

4. Спосіб за п. 1, в якому вказану швидкість спрямованого отвердження контролюють контролем швидкості відведення теплоти від розплаву біля вказаної відкритої верхньої частини вказаної форми.

5. Спосіб за п. 4, в якому вказаний контроль швидкості відведення теплоти включає контактування охолоджувального середовища з вільною поверхнею розплаву біля вказаної відкритої верхньої частини вказаної форми.

6. Спосіб за п. 5, в якому як вказане охолоджувальне середовище використовують воду або повітря.

7. Спосіб за п. 1, в якому вказану швидкість спрямованого отвердження встановлюють для того, щоб мінімізувати утворення дендритів.

8. Спосіб за п. 7, в якому вказана швидкість спрямованого отвердження складає менше 1·10-4 м/с.

9. Спосіб за п. 7, в якому вказана швидкість спрямованого отвердження становить від 1·10-4 до 5·10-6 м/с.

10. Спосіб за п. 1, в якому вказане припинення спрямованого отвердження здійснюють, коли від 40 до 80 % розплаву отверджено.

11. Спосіб за п. 1, в якому створюють вказаний отвір у вказаній зовнішній оболонці вказаного зливка на етапі (e) шляхом пробивання вказаної зовнішньої оболонки вказаного зливка механічним засобом або термічним списом.

12. Спосіб за п. 1, в якому вказаний збагачений домішками рідкий кремній, який витікає зі зливка, витягають з форми за допомогою відкриття відведення у вказаній формі.

13. Спосіб за п. 1, в якому вказаний спосіб далі включає додатковий етап, перед етапом (e), видалення вказаного зливка з вказаної форми.

14. Спосіб за п. 1, в якому вказаний спосіб далі включає додатковий етап (f) плавлення вказаного твердого полікристалічного кремнію високої чистоти і повторення етапів від (b) до (e).

15. Спосіб за п. 1, в якому верхня частина вказаного твердого полікристалічного кремнію високої чистоти містить щонайменше на 90 % менше металевих забруднювальних домішок Аl, As, Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, La, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Pb, Sb, Sc, Sn, Sr, Ті, V, Zn і Zr, ніж металургійний кремній низької чистоти.

16. Спосіб за п. 1, в якому вказаний твердий полікристалічний кремній високої чистоти містить приблизно щонайменше на 45 % менше фосфору і приблизно щонайменше на 10 % менше бору, ніж металургійний кремній низької чистоти.

17. Спосіб за п. 1, в якому вказаний збагачений домішками рідкий кремній містить менше 60 мас. ч/млн. вуглецю і менше 20 мас. ч/млн. кисню і являє собою кремній з низьким вмістом вуглецю і кисню.

18. Спосіб за п. 13, в якому етап видалення зливка зі вказаної форми включає етап підіймання з форми з використанням підвісного механізму.