[實用新型]用于制作化學氣相沉積生長多晶硅的硅芯專用切割設備

有效

• 申請號: 201220378703.4
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN202781470U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 李昆;亢若谷;馬啟坤;王云坤;史冰川;和金生;呂維基;羅以順;段鑫;黃磊
• 申請（專利權）人: 昆明冶研新材料股份有限公司
• 主分類號: B28D5/02
• 分類號: B28D5/02;B28D7/00
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本實用新型涉及的一種用于制作化學氣相反應沉積生長多晶硅的硅芯專用切割設備。屬新能源及新材料技術領域。

背景技術

硅材料是從硅石中冶煉金屬硅開始，一般由工業硅粉氯化，經過一系列的物理或化學方法提純生產出的高純度多晶硅產品后，向半導體單晶硅、硅拋光片，外延片，以及制成集成電路芯片或者分立器件和太陽能電池、太陽能電池組件的縱向延伸。

高純硅材料產品主要包括：多晶硅、單晶硅等，多晶硅是金屬硅經過一系列的化學和物理反應提純后達到一定純度（99.999999%至99.999999999%）的材料，按純度分類可以分為太陽能級、電子級。單晶硅以高純度多晶硅為原料,?在單晶爐中被熔化為液態,?在單晶種（籽晶）?上結晶而成。

多晶硅材料是硅產品產業鏈中一個極為重要的中間產品，是制造半導體器件、集成電路及太陽能電池的最重要的基礎材料，是發展電子信息產業和光伏產業的根基。多晶硅的工業化規模生產是集冶金、化工、自動化控制、電子學、環保工程等學科為一體的生產體系，屬技術密集型及資金密集型產業。目前世界上多晶硅工業化生產的主要工藝流程有改良西門子法和新硅烷法兩種。

改良西門子法是以HCl和工業硅粉為原料，在高溫下合成為SiHCL3，然后對SiHCL3進行化學提純，使其純度達到99.999999%以上，金屬雜質總含量降到0.1ppba以下，最后在還原爐中1050℃的硅芯上用超高純的氫氣與SiHCL3進行化學氣相沉積反應而生成高純多晶硅棒。而新硅烷法是以氟硅酸、鈉、鋁、氫氣為主要原輔材料、制取硅烷、SiH4熱分解生產多晶硅的工藝。

在多晶硅生產工藝中，硅芯棒作為還原爐沉積生長多晶硅棒所需要的沉積核心棒及提供反應溫度的電阻發熱體，其制備方法關鍵是在滿足工藝質量的前提下，低成本規模化生產。

傳統硅芯棒制備方法是基座區熔法，則用小型區熔爐將原料硅棒拉制成硅芯棒，平均每3小時拉制5根硅芯棒，生產效率較為低下，而且整個硅芯棒拉制過程中易出現硅芯棒拉斷現象，故對操作人員的熟練程度要求較高。

隨著多晶硅行業向規模化方向的快速發展，區熔法制備硅芯的方法已不能滿足工業需求。為了解決制備工藝和生產設備發展需求之間的矛盾，近切需要開發一種高效率的硅芯制備方法。《GXB2500-4硅芯切割機床》（中國集成電路2008年6期）報道了北京京聯發數控科技有限公司于2007年3月推出了第一臺硅芯切割機床，它是將單晶硅（多晶硅）切割為片狀，再將切好的硅片切為8×8×2500mm的硅芯，其平均12小時可切割20-30根硅芯，一臺硅芯切割機可代替4臺硅芯拉制爐，該機床生產效率較傳統區熔法有了一定提高，但是生產效率仍然較低，但文中未公開具體的硅芯切割方法。

中國專利CN101514488A《一種用于生長多晶硅棒的硅芯及其制備方法》200910114990.0，它采用的是橫向切割線和縱向切割線的多線切割一根硅棒制取硅芯方法，雖然該方法平均10小時可以制取180根硅芯，生產效率有所提高，但是多線切割方式存在切割漿料回收、分離和凈化成本高、污染環境的問題，如果不帶切割漿料切割則切割線價格昂貴，硅芯制備成本較高。

中國專利CN202155964U同樣采用兩根金剛砂線的對進行硅棒同時往復運動，線切割制備硅芯，但該專利還是采用線切割方式。但是使用多線切割制備硅芯存在切割漿料回收、分離和凈化成本高、污染環境的問題，如果不帶切割漿料切割則切割線價格昂貴，硅芯制備成本較高。

發明內容

本實用新型的目的在于上述現有技術的不足，發明一種用于制作化學氣相沉積生長多晶硅的硅芯專用切割設備，它可同時對2-4根相同長度或不同長度的多晶硅棒料進行加工生產，其生產效率高，不會對環境產生污染。