[實用新型]硅芯棒及用于多晶硅生長的硅芯結構

有效

• 申請號: 201020534548.1
• 申請日: 2010-09-19
• 公開（公告）號: CN201826035U
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 張江城;靳忠磊;鄒志勇;劉添華
• 申請（專利權）人: 山東偉基炭科技有限公司
• 主分類號: C30B28/14
• 分類號: C30B28/14;C30B29/06
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本實用新型涉及西門子法生產多晶硅技術，特別涉及多晶硅生產中的多晶硅還原技術，具體是一種新型的硅芯棒及應用該硅芯棒的硅芯結構。

背景技術

目前，多晶硅生產大部分采用西門子法生產工藝，其工作原理是：在1080℃左右的高純硅芯上用高純氫(H₂)還原高純三氯氫硅(SiHCl₃)生成多晶硅，并定向沉積在硅芯上。還原反應是在CVD(Chemical?Vapor?Deposition，化學氣相沉積)還原爐中進行，其方法是：在CVD還原爐中將硅芯棒搭接為硅芯，用于多晶硅生長，搭接方式一般是采用在兩根豎硅芯棒(成對使用，每根長度約1.5m～3m)的上方搭接一根與豎硅芯棒一樣材質的橫硅芯棒(如附圖1、圖2所示)，在搭接好的豎硅芯的下方用石墨組件固定，石墨組件固定在銅電極上，兩個銅電極之間由電極連接板連接，每組硅芯通常由三對以上的硅芯串聯組成，每組兩端的銅電極為電源引入部分，從而組成一組加熱回路。硅芯棒既是加熱組件又是多晶硅沉積載體，這樣在硅芯棒表面溫度達到1080℃的情況下，SiHCl₃在H₂作用下發生還原反應，生成多晶硅，均勻地沉積在硅芯棒表面。該種生產工藝，要求硅芯溫度均勻一致，溫度約在1080℃左右，以保證多晶硅均勻快速地生長。

目前國內較常用的硅芯棒其截面形狀大多為：圓形或方形或矩形，或采用薄型板材，國外也有使用其他截面形狀的硅芯棒，如：附圖3所示的十字形、附圖4所示的圓管形。但截面為圓形和方形的硅芯，其表面積小，即多晶硅的初期沉積面積很小，這大大影響了多晶硅的初期生長速率和轉換率，同時也增加了多晶硅的生長電耗；截面為十字形或圓管型的硅芯雖然其初期沉積面積增大，提高了多晶硅生長初期的生長速率和轉換率，但由于此類硅芯會產生橫梁搭接不均勻而導致硅芯表面溫度不均勻，從而使還原生產不能正常進行；而板型硅芯由于薄型板材本身的剪切力弱，橫梁搭接困難，易形成搭接點接觸，使還原生產不能正常進行。此外，現有的硅芯搭接結構，搭接面積很小，造成搭接處接觸不好電阻較大，易引起還原反應初期局部過熱，引起倒棒(硅芯倒伏)，影響還原生產的穩定性。

實用新型內容

針對現有技術中存在的上述不足，本實用新型提供了一種新型的硅芯棒及新型的用于多晶硅生長的硅芯結構，其能大大加快多晶硅的沉積速率和轉化率，提高產能，降低能耗，并且強度高，能實現多晶硅沉積的穩定性及提高產品質量。

本實用新型的硅芯棒是通過如下技術方案來實現的：一種硅芯棒，為長條狀，其特征是：其橫截面為具有至少一個弧狀彎曲部的彎曲狀。

本實用新型通過將硅芯棒設計為上述的形狀，使得硅芯棒的表面積增大，在利用其進行多晶硅生產時，較大的表面積使得多晶硅在反應初期的沉積面積增大，有利于提高多晶硅的初期生長速率和轉換率。本實用新型中硅芯棒的橫截面形狀可以為單一的弧狀結構，如月牙形或半圓弧形，也可以具有多個弧狀結構，如S形或波浪形等。

進一步的技術方案是，所述硅芯棒的厚度一般為0.5mm-5mm，優選厚度為1.55mm。該種厚度的硅芯棒不僅易于得到高的電阻值，滿足硅芯棒電阻要求，有利于生產的穩定進行，而且保證了硅芯棒的強度，有利于還原生產的穩定，從用料上也省料，有利于降低材料成本。

為了適合還原爐熱場、氣體流程的布置及便于多晶硅沉積，所述硅芯棒的寬度為20mm-100mm，優選寬度為50mm。

用于多晶硅生長的硅芯結構所采用的技術方案是：一種用于多晶硅生長的硅芯結構，包括兩根豎硅芯棒，橫向搭接在兩根豎硅芯棒頂端的橫硅芯棒，所述橫硅芯棒和豎硅芯棒的橫截面均為具有至少一個弧狀彎曲部的彎曲狀，所述兩根豎硅芯棒的頂端具有與所述橫硅芯棒外表面形狀相適配的形狀。

本發明的硅芯結構由于其采用了特殊設計的橫截面形狀的硅芯棒，并在豎硅芯棒的搭接處進行了適配的設計，使得搭接面接觸均勻，不易引起局部過熱，同時，搭接面積大大增加，增強了搭接強度，硅芯結構整體更加穩定可靠，大大降低了倒棒的幾率，使還原生產更加穩定。

所述的橫硅芯棒和豎硅芯棒的厚度為0.5mm-5mm，優選厚度為1.55mm。

所述硅芯棒的寬度為50mm。

本實用新型的有益效果是：本實用新型可直接利用現有還原爐，僅僅通過硅芯棒形狀上的改變及硅芯搭接結構的改善，就實現了多晶硅沉積的穩定性、沉積速率和轉化率大大提高的目的。