[發(fā)明專(zhuān)利]對(duì)CVD反應(yīng)器中的電極夾持器進(jìn)行絕緣和密封的設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680060401.3
• 申請(qǐng)日: 2016-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108138318B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·倫施密德;H·克勞斯;C·庫(kù)察
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 瓦克化學(xué)股份公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C16/24
• 分類(lèi)號(hào): C23C16/24;C01B33/035;C23C16/44;F16J15/10
• 代理公司: 永新專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 李振東;過(guò)曉東

本發(fā)明涉及對(duì)CVD反應(yīng)器中的電極夾持器進(jìn)行絕緣和密封的設(shè)備，所述反應(yīng)器包括適合于容納細(xì)絲棒的電極，電極位于由導(dǎo)電材料制成并且安裝在底板的凹坑中的電極夾持器上，其中在電極夾持器與底板之間設(shè)置有由在室溫下的熱導(dǎo)率為0.2至50W/mK、最小彎曲強(qiáng)度大于120MPa且在室溫下的電阻率大于10⁹Ωcm的材料制成的電絕緣環(huán)，其中在電極夾持器與底板之間具有至少兩個(gè)環(huán)形密封元件以實(shí)現(xiàn)密封，其中電絕緣環(huán)或電極夾持器或底板包括至少一個(gè)凹槽，第一密封元件固定在凹槽中，其中在電絕緣環(huán)與底板之間或者在電絕緣環(huán)與電極夾持器之間具有至少一個(gè)并非固定在凹槽中的第二密封元件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在用于沉積多晶硅的反應(yīng)器中對(duì)電極夾持器進(jìn)行絕緣和密封的設(shè)備，本發(fā)明還涉及使用所述設(shè)備生產(chǎn)多晶硅的方法。

背景技術(shù)

高純硅通常是通過(guò)西門(mén)子法生產(chǎn)。在此將包含氫和一種或多種含硅組分的反應(yīng)氣體引入反應(yīng)器中，反應(yīng)器裝配有通過(guò)直接流通電流而進(jìn)行加熱的載體，固體硅沉積在其上。作為含硅化合物優(yōu)選使用硅烷(SiH₄)、單氯硅烷(SiH₃Cl)、二氯硅烷(SiH₂Cl₂)、三氯硅烷(SiHCl₃)、四氯硅烷(SiCl₄)及其混合物。

每種載體通常由兩根細(xì)的細(xì)絲棒和一個(gè)通常連接相鄰的棒的自由端的橋組成。細(xì)絲棒最普通地由單晶或多晶硅制成，較少使用金屬/合金或碳。細(xì)絲棒垂直插入位于反應(yīng)器底部的電極中，經(jīng)由其連接至電極夾持器和電源。高純多晶硅沉積在加熱的細(xì)絲棒及水平橋上，其直徑隨時(shí)間增大。在達(dá)到所期望的直徑之后，終止該過(guò)程。

硅棒通過(guò)通常由石墨制成的特殊電極保持在CVD反應(yīng)器中。在電極夾持器上的兩根具有不同電壓極性的細(xì)絲棒均在其他的細(xì)棒末端通過(guò)橋連接而形成閉合的電路。經(jīng)由電極及其電極夾持器供應(yīng)用于加熱細(xì)棒的電能。這導(dǎo)致細(xì)棒的直徑增大。同時(shí)電極于其尖端開(kāi)始生長(zhǎng)進(jìn)入硅棒的棒基(Stabfuβ)內(nèi)。在達(dá)到所期望的硅棒目標(biāo)直徑之后，終止沉積過(guò)程，將硅棒冷卻及取出。

穿過(guò)底板引導(dǎo)的電極夾持器的密封是特別重要的。

逸出的氯硅烷與周?chē)諝庵械难鹾退址磻?yīng)形成二氧化硅和HCl，其與其他水分以含水HCl的形式冷凝。反應(yīng)產(chǎn)物二氧化硅和含水HCl以及由HCl產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物在穿過(guò)底板的電極夾持器引線(xiàn)末端處發(fā)生沉淀，并將電極夾持器的絕緣件橋接至底板，這導(dǎo)致沉積反應(yīng)器接地故障和停止運(yùn)行。

因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)物在形成位置上累積，所以即使最小的不密封和泄漏流在沉積反應(yīng)器的所期望的跨越若干月的運(yùn)行時(shí)間(2次檢修之間的使用壽命)的情況下也會(huì)由于接地故障而導(dǎo)致過(guò)早的停止運(yùn)行。在考慮泄漏流的情況下，必須不僅考慮在密封面處的泄漏，而且考慮通過(guò)密封材料本身的擴(kuò)散現(xiàn)象導(dǎo)致的泄漏。

為此目的建議使用密封體，其中重要性尤其是歸于密封體的布置方式和形狀以及所用的密封材料。

環(huán)形物體位于伸入沉積設(shè)備中的電極夾持器頂部與底板之間。所述物體典型地具有兩個(gè)功能：1、電極夾持器引線(xiàn)的密封及2、電極夾持器相對(duì)于底板的電絕緣。

由于在CVD反應(yīng)器中氣室溫度高，需要對(duì)基于烴的密封體進(jìn)行熱保護(hù)。熱保護(hù)不充分會(huì)由于密封體被燒壞而導(dǎo)致密封體過(guò)早的損耗，熱誘發(fā)的密封體流動(dòng)，反應(yīng)器不密封，電極夾持器與底板之間的距離減小至小于最小值，及在碳化的密封體處發(fā)生接地故障。接地故障或不密封導(dǎo)致沉積設(shè)備停止運(yùn)行，因此導(dǎo)致沉積過(guò)程中斷。這導(dǎo)致輸出減少，由于材料貶值和成本升高而導(dǎo)致產(chǎn)率降低。