СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ КРЕМНИЕВЫХ СЛИТКОВ ПУТЕМ НАПРАВЛЕННОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ

1. Система для изготовления монокристаллического слитка, включающая:
тигель, оборудованный в печи, при этом тигель выполнен так, чтобы вмещать одиночный кристалл-затравку и материал исходного сырья;
по меньшей мере, один нагревательный элемент для нагревания и, по меньшей мере, частичного расплавления кристалла-затравки, и полного расплавления материала исходного сырья, содержащихся в тигле;
теплообменник для контроля отвода тепла от тигля с целью способствования росту монокристаллического слитка из, по меньшей мере, частично расплавленного кристалла-затравки и материала исходного сырья; и
изоляцию, содержащуюся в печи и выполненную подвижной относительно тигля для способствования охлаждению и направленному отверждению монокристаллического слитка.
2. Система по п.1, в которой изоляция поднимается или опускается относительно тигля.
3. Система по п.1, в которой тигель включает держатель для удерживания тигля в печи.
4. Система по п.1, в которой теплообменник может функционировать во множестве стадий для регулирования скорости плавления кристалла-затравки в тигле.
5. Система по п.4, в которой на одной стадии в теплообменник втекает газ для предотвращения практически полного расплавления кристалла-затравки.
6. Система по п.5, в которой на другой стадии поток газа в теплообменник увеличивают для способствования направленному отверждению от кристалла-затравки.
7. Система по п.1, дополнительно включающая зонд или термопару для мониторинга плавления материала исходного сырья и обратного плавления кристалла-затравки.
8. Система по п.1, в которой материал исходного сырья представляет собой поликристаллическое кремниевое сырье.
9. Система по п.1, в которой теплообменник представляет собой теплообменник, охлаждаемый газом.
10. Система по п.1, дополнительно включающая теплообменный блок для поддержания тигля.
11. Система по п.10, в которой изоляция включает, по меньшей мере, боковую изоляцию и изоляцию, расположенную под теплообменным блоком.
12. Система по п.11, в которой изоляция выполнена подвижной в вертикальном направлении относительно теплообменного блока.
13. Система по п.11, в которой изоляция, расположенная под теплообменным блоком, выполнена подвижной относительно теплообменного блока.
14. Система по п.1, в которой форма тигля представляет собой одну из следующих форм: прямоугольную, коническую или трапециевидную.
15. Система по п.1, в которой тигель имеет участок в виде выемки для затравки для закрепления кристалла-затравки во время монокристаллического роста.
16. Система по п.1, дополнительно включающая опорную конструкцию, установленную вместе с тиглем для регулирования теплового потока.
17. Способ изготовления монокристаллического слитка путем направленного отверждения, включающий стадии:
помещения кристалла-затравки и материала исходного сырья в тигель в печи;
нагревания и, по меньшей мере, частичного расплавления кристалла-затравки, и полного расплавления материала исходного сырья, содержащихся в тигле;
функционирования теплообменника при регулировании отвода тепла от тигля с целью способствования росту монокристаллического слитка из, по меньшей мере, частично расплавленного кристалла-затравки и материала исходного сырья; и
оборудования подвижной изоляции в печи, причем изоляция выполнена подвижной относительно тигля для способствования направленному отверждению монокристаллического слитка.
18. Способ по п.17, в котором изоляцию поднимают или опускают относительно тигля для способствования направленному отверждению от кристалла-затравки.
19. Способ по п.17, в котором стадия работы теплообменника дополнительно включает втекание газа в теплообменник для предотвращения практически полного расплавления кристалла-затравки.
20. Способ по п.19, дополнительно включающий увеличение потока газа в теплообменник для способствования направленному отверждению кристалла-затравки.
21. Способ по п.17, в котором подвижная изоляция включает, по меньшей мере, боковую изоляцию и изоляцию, размещенную под теплообменным блоком.
22. Способ по п.21, дополнительно включающий стадию:
поднятия или опускания изоляции, размещенной под теплообменным блоком, для способствования направленному отверждению.
23. Способ изготовления монокристаллического кремниевого слитка, пригодного для фотогальванических целей, включающий стадии:
помещения кристалла-затравки и материала исходного кремниевого сырья в тигель печи;
нагревание и, по меньшей мере, частичное расплавление кристалла-затравки, и полного расплавления материала исходного сырья, содержащихся в тигле;
работу теплообменника с регулированием плавления кристалла-затравки и материала исходного сырья путем введения газа в тигель с контролируемой скоростью; и
оборудование подвижной изоляции в печи, при этом изоляция выполнена подвижной относительно тигля для способствования направленному отверждению монокристаллического слитка.
24. Способ по п.23, в котором скорость ввода газа в теплообменник контролируется при помощи отклика, полученного путем мониторинга плавления материала исходного сырья.
25. Способ по п.23, дополнительно включающий стадию увеличения потока газа в теплообменник для способствования направленному отверждению от кристалла-затравки.