高纯硅芯制备方法及制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高纯硅芯制备方法及制备装置，涉及多晶硅生产的技术领域，高纯硅芯制备方法包括以下步骤：启动阶段：将硅芯放置在反应容器中，提升硅芯的表面温度；向反应容器中通入预热物料，以令硅芯生长；生长阶段：向反应容器中通入预热物料，并提升硅芯表面温度，使硅棒快速生长；调整阶段：对硅棒进行修复；将修复后的硅棒自反应容器中取出，并进行切割，以形成多个高纯硅芯；其中，启动阶段预热物料的流量为800

【技术实现步骤摘要】
高纯硅芯制备方法及制备装置


[0001]本专利技术涉及多晶硅生产的
，尤其是涉及一种高纯硅芯制备方法及制备装置。

技术介绍

[0002]目前，在多晶硅的生产中，常常采用以下方法：在化学气相沉积(CVD)反应器内安装多根细硅芯作为载体，搭建硅芯横梁形成导电回路。CVD反应器在运行时，用电加热的方式维持硅棒表面在一定的温度范围，并向炉内的通入含硅气体与还原气体以达成反应条件，在硅棒表面沉积单质硅，实现多晶硅棒的生长。由于还原炉内多晶硅制备的载体细硅芯在成品中无法完全分离，因此硅芯的杂质含量会直接影响产品多晶硅棒的品质。
[0003]一般的，制备多晶硅的CVD反应器使用的硅芯载体通过直拉单晶硅棒切割工艺或多晶硅母料区熔拉制制备。两种工艺的共同之处在于：需要将原生硅棒熔融，而熔融状态下的硅化学性质活泼，易与接触物质反应引入污染，且杂质易扩散渗入形成体内杂质。此外，直拉、区熔过程存在杂质分凝现象，即杂质含量在制备硅芯的上、下端存在浓度梯度，硅芯质量不均匀，使得最终的多晶硅产品等级分类繁琐。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高纯硅芯制备方法及制备装置，以缓解现有技术中存在的硅芯在制备过程中，容易引入杂质，且硅芯质量不均匀的技术问题。
[0005]本专利技术提供的高纯硅芯制备方法，包括以下步骤：启动阶段：将硅芯放置在反应容器中，提升硅芯的表面温度；向反应容器中通入预热物料，以令硅芯生长；生长阶段：向反应容器中通入预热物料，并提升硅芯表面温度，使硅棒快速生长；调整阶段：对硅棒进行修复；将修复后的硅棒自反应容器中取出，并进行切割，以形成多个高纯硅芯；其中，启动阶段预热物料的流量为800
‑
1200kg/h，生长阶段预热物料的流量为4000
‑
5500kg/h。
[0006]进一步的，采用三排切割线，各排夹角60
°
的方式切割硅棒，以形成多个横截面为正三角形的高纯硅芯。
[0007]进一步的，预热物料包括还原气体和含硅气体。
[0008]进一步的，在生长阶段，还原气体和含硅气体的摩尔比为2～3。
[0009]进一步的，在调整阶段，还原气体和含硅气体的摩尔比为5～8。
[0010]进一步的，在启动阶段，硅芯表面温度升至1000℃以上。
[0011]进一步的，硅棒两端直径差值小于等于15mm。
[0012]进一步的，硅棒偏心位置最粗和最细的直径差值小于等于15mm。
[0013]进一步的，本专利技术还提供了一种高纯硅芯制备装置，高纯硅芯制备装置包括还原炉；还原炉的底盘上设置有进气口、出气口以及监测机构；监测机构用于监测还原炉内部的内流场数据和温场数据。
[0014]进一步的，高纯硅芯制备装置还包括电流控制器和气流控制器；监测机构分别与
电流控制器和气流控制器连接，以实现联动。
[0015]本专利技术提供的高纯硅芯制备方法，在启动阶段通入了小流量的预热物料，从而避免硅芯在生长过程中发生倒伏和生长毛刺的情况；在生长阶段通入了大流量的预热物料，以令硅棒快速生长，从而提高了一次转化率；在调整阶段通过微调修复，能够使硅棒更加致密均匀，令表观形貌等符合后续的切割要求。由上述步骤获得的大直径高纯致密多晶硅棒机械强度高，可加工性强，和现有技术相比，提高了制备硅芯的效率和硅芯的利用率，并且能够节约生产成本，减少能耗。另一方面，此方法避免了现有技术在制备硅芯的过程中可能存在的污染，避免了杂质引入硅棒的问题，提高了多晶硅产品的品质；并且避免了硅芯质量不均匀，多晶硅产品等级分类繁琐的问题。
[0016]由上可知，上述高纯硅芯制备方法，能够缓解硅芯在制备过程中的杂质引入和硅芯质量不均匀的问题，从而提高生产质量。
[0017]本专利技术提供的高纯硅芯制备装置，在使用过程中，使用者将硅芯放置在还原炉内部，自进气口通入预热物料，监测机构用于监测还原炉内部的内流场数据和温场数据，以便根据实际需求调整电流和气流的流量。在此还原炉内生成的硅棒，能够直接采用切割的方式进行切割，从而提高效率和硅芯的利用率，并且能够节约生产成本，减少能耗。另一方面，还能够避免现有技术在制备硅芯的过程中可能存在的污染，避免了杂质引入的问题，提高了多晶硅产品的品质，同时避免了硅芯质量不均匀，多晶硅产品等级分类繁琐的问题。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的高纯硅芯制备方法的步骤框图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的切割成多个横截面为正三角形的高纯硅芯的示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的高纯硅芯制备装置的结构示意图。
[0022]图标：1
‑
还原炉；2
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底盘；3
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进气口；4
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出气口；5
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监测机构；6
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电流控制器；7
‑
气流控制器。
具体实施方式
[0023]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]图1为本专利技术实施例提供的高纯硅芯制备方法的步骤框图；如图1所示，本专利技术实施例提供的高纯硅芯制备方法，包括以下步骤：启动阶段：将硅芯放置在反应容器中，提升硅芯的表面温度；向反应容器中通入预热物料，以令硅芯生长；生长阶段：向反应容器中通入预热物料，并提升硅芯表面温度，使硅棒快速生长；调整阶段：对硅棒进行修复；将修复后的硅棒自反应容器中取出，并进行切割，以形成多个高纯硅芯；其中，启动阶段预热物料的
流量为800
‑
1200kg/h，生长阶段预热物料的流量为4000
‑
5500kg/h。
[0025]其中，启动阶段的运行时间为10
‑
25h。
[0026]进一步的，在启动阶段采用5000
‑
10000伏高压将硅芯逐对击穿，以使硅芯的表面温度升高。
[0027]进一步的，在启动阶段，硅芯表面温度升至1000℃以上。
[0028]进一步的，生长阶段的运行时间为50
‑
80h。
[0029]进一步的，调整阶段的运行时间为10
‑
20h。
[0030]进一步的，在调整阶段，需要对硅棒的表观和致密度进行修复。
[0031]进一步的，预热物料包括还原气体和含硅气体。
[0032]其中，还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯硅芯制备方法，其特征在于，所述高纯硅芯制备方法包括以下步骤：启动阶段：将硅芯放置在反应容器中，提升所述硅芯的表面温度；向反应容器中通入预热物料，以令所述硅芯生长；生长阶段：向反应容器中通入预热物料，并提升所述硅芯表面温度，使硅棒快速生长；调整阶段：对所述硅棒进行修复；将修复后的所述硅棒自所述反应容器中取出，并进行切割，以形成多个高纯硅芯；其中，启动阶段预热物料的流量为800
‑
1200kg/h，生长阶段预热物料的流量为4000
‑
5500kg/h。2.根据权利要求1所述的高纯硅芯制备方法，其特征在于，采用三排切割线，各排夹角60
°
的方式切割所述硅棒，以形成多个横截面为正三角形的所述高纯硅芯。3.根据权利要求1或2所述的高纯硅芯制备方法，其特征在于，所述预热物料包括还原气体和含硅气体。4.根据权利要求3所述的高纯硅芯制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡延国，丁小海，杨明财，吉红平，张孝山，施光明，曹延德，肖建忠，宗冰，梁哲，
申请(专利权)人：青海亚洲硅业半导体有限公司青海省亚硅硅材料工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：