[發明專利]生產多晶硅的方法

無效

• 申請號: 200810040240.9
• 申請日: 2008-07-04
• 公開（公告）號: CN101319363A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 袁建中
• 申請（專利權）人: 上海通用硅晶體材料有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B28/14;C30B25/00;C01B33/03
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司
• 代理人: 李蘭英

技術領域

本發明涉及硅的生產方法，更具體地說，涉及用三氯氫硅還原法生產多晶硅的工藝。

背景技術

目前多晶硅的生產方法一般采用西門子改良工藝，將石英砂在電弧爐中冶煉提純至98％并生成工業硅，再將工業硅粉碎并在300℃左右的條件下用無水HCl與之在一個流化床反應器中反應，生成易溶解的SiHCl₃，同時形成氣態混合物(H₂、HCl、SiHCl₃、SiCl₄、Si)。對上述氣態混合物接著進一步提純、分解，凈化提純后的SiHCl₃采用高溫還原工藝，以高純的SiHCl₃在H₂氣氛中還原沉積而生成多晶硅。

上述化學氣相沉積過程是在還原爐中進行的，該反應容器是密封的，底盤上安裝有出料口和進料口以及若干對電極，電極上連接直徑5～10毫米、長度1.5～2米的硅棒，每對電極上的兩個硅棒又在另一端通過一較短的硅棒相互連接。由于硅的電阻率較大，只有在對電極施加高達12kV的高壓時，硅棒才能被擊穿導電并加熱至1050～1100℃發生反應，使硅在硅棒上沉積。因此上述生產多晶硅的裝置中，電極上必須連有12kV高壓變壓器以提供所需的擊穿電壓，而此高壓變壓器的體積占去了整個生產裝置的三分之二，使整套生產裝置繁瑣。此外，12kV的高壓供電裝置價格昂貴，耗電過多，并且也不利于安全生產。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種多晶硅的生產方法，在硅棒中添加雜質以降低硅棒的電阻率，使其能夠在較低的電壓下被擊穿或直接導電加熱至所需的反應溫度。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：用電加熱硅棒，使SiHCl₃在H₂氣氛中還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積生成多晶硅，所述的硅棒按特定的電阻率要求，事先在高純硅中添加雜質，使硅棒的電阻率降低，提高其導電性。

根據本發明的生產方法，在硅棒內加入的雜質是與多晶硅產品應用的相同的雜質。

根據本發明的生產方法，在硅棒內加入的雜質濃度是與多晶硅產品應用的相同的雜質濃度。

根據本發明的生產方法，在硅棒內加入的雜質濃度是產品的所用的不相同的雜質濃度。

本發明所述的硅棒中添加的雜質可以為III族材料；所述的III族材料可以為硼。當本發明硅棒中所添加的雜質為硼時，其濃度大于4.42×10¹²cm^-3。

本發明所述的硅棒中添加的雜質還可以為V族的材料；所述的V族材料可以為磷或砷或銻。

當硅棒中添加的雜質為砷時，雜質濃度大于1.47×10¹²cm^-3；

當硅棒中添加的雜質為磷時，雜質濃度大于1.47×10¹²cm^-3；

當硅棒中添加的雜質為銻時，雜質濃度大于1.47×10¹²cm^-3。

本發明上述多晶硅的生產方法與現有技術相比，具有顯著的進步。

本發明的生產方法中，由于在高純硅中添加了雜質，使硅棒的電阻率下降，導電性能提高，因此所需的擊穿電壓下降，避免了使用12kV的高壓供電裝置，節約了生產成本。

本發明的生產方法中，在高純硅中添加了雜質，使硅棒電阻率下降，當電阻率下降至使硅棒成為導體時，則不需要擊穿的過程，此時只需維持低至100V～3000V的電壓，硅棒就能導電加熱至所需的反應溫度，因此生產體系中不需要配備高壓擊穿電源裝置，只需使用正常的供電電源，一方面簡化了生產裝置，另一方面大大節約了生產成本，生產的能耗顯著將低，同時也提高了生產的安全性。

具體實施方式

下面結合具體實施例進一步說明本發明多晶硅的生產方法。

實施例1：在硅棒中摻雜硼材料。

1)制作硅棒：在高純硅材料中摻雜硼，所制得的硅棒中硼的濃度為4.42×10¹²cm^-3，電阻率為3000Ω·cm；

2)將硅棒連接在還原爐底板的電極上，用100V的電壓對電極通電使硅棒加熱至1100℃，通過進料口通入純化的SiHCl₃氣體和H₂氣體，SiHCl₃被H₂還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積而生成多晶硅。

實施例2：在硅棒中摻雜磷材料。