描述了用于将电压施加到CVD反应器中的多个硅棒(51-54)的一种设备和一种方法以及一种CVD反应器。所述设备具有：串联连接，其中硅棒可作为电阻器插入；至少一第一电源单元(12)；至少一第二电源单元(14)；至少一第三电源单元(16)；以及至少一控制单元，控制单元能够经由第一电源单元、第二电源单元或第三电源单元将电压施加到串联连接中的硅棒。第一电源单元具有多个第一变压器(21-24)，第一变压器的输出端各自与串联连接中的一个硅棒连接且其中第一变压器具有第一开路电压和第一短路电流。第二电源单元具有多个第二变压器(31-32)，第二变压器的输出端连接到串联连接中的与第一变压器数量相同的硅棒，与第一变压器中的一个或多个第一变压器并联，且其中第二变压器具有第二开路电压和第二短路电流，其中第二开路电压低于第一开路电压且第二短路电流高于第一短路电流。第三电源单元具有与串联连接中的硅棒连接、与第一变压器和第二变压器并联的输出端，且其中第三电源单元能够提供电压范围低于第二变压器的开路电压的电流，所述电流高于第二变压器的短路电流。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将电压施加到CVD反应器中的多个硅棒的一种方法和一种设备，所述硅棒串联连接。
技术介绍
在半导体技术和光伏产业中，已知晓生产具有高纯度的硅棒的方法，例如，根据沉积反应器的西门子方法(Siemens method),所述沉积反应器也称为CVD反应器(CVD =化学气相沉积)。在此过程中，最初细硅棒容纳在反应器中，硅在沉积过程中沉积在所述反应器上。细硅棒容纳在夹持和接触设备中，所述设备按照所需定向固持细硅棒并且还对其提供电接触。在它们各自的自由末端处，细硅棒通常经由导电脊(ridge)而连接，从而允许电路经由接触元件而闭合，所述接触元件布置在反应器的同一侧上。或者，也可能在它们的相对末端处接触细硅棒，即从上方和从下方,从而能够通过细硅棒传导电流。一对经由导电桥而 连接的细硅棒，以及在它们的相对末端处接触的细硅棒，为了简化都称为硅棒。将硅棒加热到预定温度，在此温度下硅从蒸气或气相中沉积到硅棒上。在此过程中，通过电流的流动(其电压基本上预定)，借助于电阻加热而实现加热。沉积温度通常在900-1350摄氏度的范围内，并且尤其在约1100摄氏度，但也可以在其他温度。由于硅棒最初具有高电阻，所述高电阻在较高温度下降低，因此有必要首先将高初始电压施加到娃棒，从而引发初始电流，这也称为激发娃棒(igniting the siliconrods)。在通过电流而对硅棒进行初始加热从而降低硅棒的电阻之后，施加到硅棒的电压可降低到工作电压。硅棒的进一步温度调节可主要经由电流进行控制。DE 102009021403A描述了用于CVD反应器中细硅棒的电压的两步施加的一种设备和一种方法。具体而言，在所描述的设备中，提供具有多个变压器的第一电源单元，其中每个变压器在开始阶段期间将电压供应给各对细硅棒。此外，提供第二电源单元，所述第二电源单元能够在工作阶段期间将电压供应给各对串联连接的细硅棒。第一电源单元的变压器在它们的初级侧(primary side)与三相电源网络连接。此外，在每个变压器与三相电源网络之间，提供扼流圈(choke)和双向可控硅功率调节器形式的功率调节器。功率调节器可用于在各个变压器的次级侧(secondary side)调整和维持电压电平(voltage level)并且还用于限制电流流过此处。功率调节器特别用于通过维持次级侧处的电压电平，以对抗通常发生在变压器中的电流增大状况下的电压降低。然而，这样的功率调节器昂贵并且需要分别控制，这将涉及到形式复杂的受控电子设备。因此，本专利技术的一个目标是提供用于将电压施加到CVD反应器中的多个娃棒的一种设备和一种方法，所述设备和方法根据相应需求以简单且成本有效益的方式提供多步电压供应。
技术实现思路
根据本专利技术，此目标由根据权利要求I的设备以及根据权利要求9的方法来实现。从属权利要求中揭示了本专利技术的进一步实施例。所述设备具体而言包括串联连接，其中所述硅棒可作为电阻器插入；至少一个第一电流源单元；至少一个第二电流源单元；至少一个第三电流源单元；以及至少一个控制单元，所述控制单元能够经由第一电源单元、第二电源单元或第三电源单元将电压施加到串联连接中的硅棒。各个电流源单元优选为变压器，确切地说，优选为用于变换单相线路电压的变压器，所述变压器在它们的初级侧上具有多个输入端以便供应至少一个外部线路电压，并且在它们的次级侧上具有多个输出端以便用电阻负载和/或电感负载来施加至少一个已变换线路电压。在以下多个输入端/输出端的情况下，将理解一个或多个输入端/输出端。第一电流源单元包括多个第一变压器，所述第一变压器的输出端各自串联地连接到至少一个硅棒，其中所述第一变压器具有第一开路电压和第一短路电流。第二电流源单元包括多个第二变压器，所述第二变压器的输出端与数量至少与第一变压器相同的硅棒串联地连接并且可布置成与一个或多个第一变压器并联，其中第二变压器具有第二开路电压和第二短路电流，并且其中第二开路电压低于第一开路电压并且其中所述短路电流高于第一短路电流。第三电流源单元包括输出端，所述输出端与串联的硅棒连接并且可布置成与第一变压器和第二变压器并联，其中第三电流源单元能够在低于第二变压器的开路电压的电压处提供电流，所述电流高于第二变压器的短路电流。此设备能够以容易的方式将不同 电压多步地施加到硅棒。通过在第一电源单元和第二电源单元中设置不同的变压器，所述第一和第二电源单元可结合第三电流源单元在控制单元的控制下选择性地将电压施加到硅棒，可省略例如变压器的初级侧上的功率调节器和对应的控制电子设备。此外，可使用更多简单的变压器。优选地，与第一变压器所连接到的相比，第二变压器各自串联地连接到更大数量的硅棒。这样，第二电流源单元中变压器的数量可小于第一电流源单元中变压器的数量，这样可使得第二电流源单元的成本和/或空间减少。具体而言，与第一变压器的数量相比，第二变压器各自串联地连接到两倍数量的硅棒。这样，第二电流源单元中变压器的数量减半。此外，与第二变压器相比，第三电流源单元的输出端优选串联地连接到至少两倍数量的硅棒。这样，硅棒的串联连接增加。为简化所需防护或安全技术，与相邻硅棒串联地连接的第一变压器和/或第二变压器相反地缠绕(oppositely wound)。这样使得串联的娃棒的外部末端分别在一个电位处，所述电位的绝对值最低并且优选约为零伏特。 在本专利技术的一个实施例中，提供至少一个第四电源单元，所述第四电源单元包括至少一个第四变压器，与各个第二变压器的输出端相比，所述第四变压器的输出端串联地连接到更多的硅棒，并且所述第四变压器具有低于第二开路电压的第四开路电压以及高于第二短路电流的第四短路电流。在这种情况下，所述至少一个控制单元能够同样经由第四电流源单元而交替地将电压施加到串联连接中的硅棒，并且第三电流源单元能够在低于第四开路电压的电压处提供大于第四短路电流的电流。第四电流源单元为硅棒提供电压供应的进一步的增量，因此，第三电压供应可提供较低的最大电压电平，这样可降低总设备的成本。优选地，与第二电源单元的变压器相比，第一电源单元的变压器具有更陡的电流/电压特性曲线，并且与第三电源单元相比，第二电源单元的变压器具有更陡的电流/电压特性曲线。这样，可容易地适应硅棒随温度的电阻变化。硅棒的具体电阻最初随温度的升高而急剧地减小并且随后进入饱和状态。电源单元的不同电流/电压特性曲线用不同的梯度来反映这个趋势。为了避免过载第一电源单元和第二电源单元的变压器，控制单元能够根据通过各个第一变压器和第二变压器的电流而切换到另一电源单元。这样根据当时的需要以简单的方式实现了不同电压之间的切换。在根据本专利技术的方法中，下文提到的步骤按顺序执行。首先，经由多个第一变压器将第一电压施加到硅棒。术语第一电压指电压的平均有效值，它随着经由第一变压器来施加电流的时间而取平均值。随后，经由多个第二变压器将第二电压施加到硅棒，其中第二电压低于第一电压。术语第二电压指电压的平均有效值，它随着经由第二变压器来施加电压的时间而取平均值。随着硅棒中的温度因第一电压和/或第二电压所引发的电流而升高，相应的电压可随时间而减小，而同时电流增大。最后，使用电源单元将第三电压施加到硅棒，其中第三电压低于第二电压。术语第三电压指电压的平均有效值本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：威尔佛莱德·福玛，
申请(专利权)人：山特森西特股份有限公司，
类型：
国别省市：
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