[發明專利]一種多晶硅生產方法及系統

有效

• 申請號: 201910543890.3
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN112110449B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 銀波;王文;范協誠;陳勁風;閔中龍;仝少超;宋高杰
• 申請（專利權）人: 新特能源股份有限公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

本發明提供一種多晶硅生產方法，包括以下步驟：在反應開始前，先利用微波將還原爐中的硅芯加熱至第一設定溫度，然后將硅芯擊穿后再施加電流，以在硅芯的表面化學沉積多晶硅，得到硅棒；在反應過程中，如對硅棒斷電，則在斷電后重啟前，先利用微波將硅棒加熱至第二設定溫度，然后將硅棒擊穿后再施加電流，以在硅棒表面繼續化學沉積多晶硅。本發明還提供一種多晶硅生產系統，包括饋能單元和防護單元，饋能單元包括饋能天線，饋能天線設于還原爐上的能夠與還原爐內部連通的開口處，用于產生和發射微波；防護單元用于將饋能天線與還原爐內的氛圍隔開，以保護饋能天線。本發明能夠實現多晶硅的平穩生長，得到性能良好的多晶硅產品，以提高產品質量。

技術領域

本發明屬于多晶硅技術領域，具體涉及一種多晶硅生產方法及系統。

背景技術

在現有的多晶硅生產工藝中，多采用西門子法生產多晶硅，其是通過對硅芯或硅棒自身通入電流進行通電加熱這種方式，來獲得氣相化學沉積反應所需的溫度，加熱方式比較單一。且在實際的操作過程中，由于硅芯和硅棒均為半導體材料，常溫下幾乎不導電，通入電流是比較困難的，需要先將硅芯或硅棒擊穿。

目前，在硅芯或硅棒升溫前(即溫度較低時)，想要通入電流，都是通過先擊穿硅芯或硅棒再通電流的方式進行。通常采用的擊穿硅芯或硅棒的方法主要有高壓擊穿和加熱后再擊穿兩種方法，其中，加熱后再擊穿采用的加熱方式主要以鹵素燈加熱為主。這些方法存在一些不足之處：

(1)高壓擊穿會影響絕緣組件的絕緣性能，使得多晶硅生長后期過程中出現接地、拉弧等異常情況；

(2)鹵素燈加熱會破壞還原爐的密封性，可能帶來閃爆等安全風險，同時還有可能引入氧化、雜質等，影響多晶硅產品質量；

(3)在反應中途，經常會發生變壓器轉換檔位困難導致輸出電流不穩定的情況，從而影響多晶硅的生長，這時候就需要切斷電流重新啟動來改變硅棒的電流，實現轉檔；此外，反應過程中受電氣負荷或物料平衡的限制，也常常需要臨時切斷電流，待負荷或物料充足時再繼續反應；還有，由于受多晶硅生長前期工藝控制的影響，導致硅棒表面呈苦瓜狀，或爐內顆粒增多，出現拉弧放電等異常情況，此時需要通過切斷電流重新啟動來進行工藝重整，從而改善多晶硅生長條件，改善產品質量。而在多晶硅生長過程中斷電再重新啟動時，需要重新將硅棒擊穿，而此時隨著硅棒直徑增大和溫度的降低，硅棒的電阻增大，采用高壓擊穿的難度增加；

(4)在反應結束或發生倒棒、泄漏或其它緊急情況，需要切斷電源、停止通電時，還原爐內殘余的氯硅烷等物料在缺少熱源后，僅采用常規的氣體置換和吹掃的方式，很難徹底揮發去除，不僅影響產品質量，還可能帶來安全方面的風險，而采用繼續通電加熱，產生的熱應力又容易導致多晶硅裂棒或倒棒。為了解決反應結束后硅芯表面及還原爐內的殘余的氯硅烷等物料的殘留問題，防止殘余的氯硅烷等物料影響多晶硅的質量和拆爐時與空氣接觸發生安全隱患。傳統的方法是單純依靠氣體置換和吹掃的方式，將物料揮發帶走；也有使用電加熱、電磁感應加熱等方式，這些方法均存在時間長，效率低，能耗高等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術存在的以上不足，提供一種多晶硅生產方法及系統，該方法能夠實現多晶硅的平穩生長，得到性能良好的多晶硅產品，提高產品質量。

根據本發明的一個方面，提供的一種多晶硅生產方法，其技術方案如下：

一種多晶硅生產方法，包括以下步驟：

在反應開始前，先利用微波將還原爐中的硅芯加熱至第一設定溫度，然后將硅芯擊穿后再施加電流，以在硅芯的表面化學沉積多晶硅，得到硅棒；

在反應過程中，如對硅棒斷電，則在斷電后重啟前，先利用微波將硅棒加熱至第二設定溫度，然后將硅棒擊穿后再施加電流，以在硅棒表面繼續化學沉積多晶硅。