[發(fā)明專(zhuān)利]多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層及其制備方法、多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層的噴涂裝置和應(yīng)用

有效

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• 申請(qǐng)日: 2020-02-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111286731B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王體虎;張寶順;宗冰;任長(zhǎng)春;冉勝?lài)?guó);王志權(quán)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 亞洲硅業(yè)(青海)股份有限公司;青海省亞硅硅材料工程技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C24/04
• 分類(lèi)號(hào): C23C24/04;C23C12/02;C01B33/035
• 代理公司: 北京超凡宏宇專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

本發(fā)明公開(kāi)了一種多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層及其制備方法、多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層的噴涂裝置和應(yīng)用，該多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層包括相互連接的銀基底層和表面層，表面層為熱力學(xué)穩(wěn)定的薄膜，薄膜主要成分為銀，且在銀中摻雜有碳、氧、鐵和硅。該內(nèi)壁涂層的制備方法為在多晶硅還原爐鐘罩的內(nèi)壁上的銀涂層的表面摻雜滲透入碳、氧、鐵和硅，以使得銀涂層變?yōu)殂y復(fù)合涂層。通過(guò)銀基底層和薄膜構(gòu)成的表面層共同構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)的涂層，由于該表面層具有穩(wěn)定的熱力學(xué)性質(zhì)，能夠在空氣環(huán)境或還原爐運(yùn)行條件下穩(wěn)定存在，因此，使得該內(nèi)壁涂層既具有銀涂層優(yōu)異的紅外輻射反射性能，又具有很好的穩(wěn)定性，使得具有該涂層的還原爐能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層及其制備方法、多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層的噴涂裝置和應(yīng)用。

背景技術(shù)

多晶硅是微電子行業(yè)和光伏行業(yè)的基礎(chǔ)材料。而改良西門(mén)子法是當(dāng)下制備多晶硅的主流方法。改良西門(mén)子法的特點(diǎn)是：在鐘罩式化學(xué)氣相沉積 (CVD)反應(yīng)器(行業(yè)術(shù)語(yǔ)為多晶硅還原爐)中，以通電自加熱至溫度為950-1150℃的細(xì)硅芯為沉積載體，通入多晶硅還原爐的三氯氫硅與氫氣在熱硅芯表面發(fā)生氫還原反應(yīng)，被還原的硅沉積在硅芯表面，隨著氫還原反應(yīng)的進(jìn)行，硅芯的直徑逐漸變大，直至達(dá)到規(guī)定的尺寸，最終以多晶硅硅棒的形式采出。

多晶硅還原爐主要材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，為了避免多晶硅還原爐運(yùn)行過(guò)程中因內(nèi)壁溫度過(guò)高而使不銹鋼材料蠕變失效的問(wèn)題，通常在外壁和內(nèi)壁間的夾套內(nèi)通入低溫水進(jìn)行冷卻，使內(nèi)壁溫度保持在300℃以下。此外，在多晶硅還原爐運(yùn)行過(guò)程中，硅棒表面發(fā)射出大量紅外電磁波，到達(dá)內(nèi)壁表面的紅外電磁波幾乎全部被吸收，并轉(zhuǎn)化為內(nèi)壁的分子平動(dòng)能，然后傳導(dǎo)至高熱容的低溫冷卻水。據(jù)統(tǒng)計(jì)，夾套冷卻水帶走的熱量約占多晶硅還原爐總輸入能量的80％，而化學(xué)氣相沉積反應(yīng)消耗的能量占比不足5％。當(dāng)下，多通過(guò)在多晶硅還原爐內(nèi)壁制備銀涂層，利用銀涂層優(yōu)良的紅外電磁波反射性能，提高還原爐內(nèi)壁對(duì)紅外輻射的反射率，減少熱量損失和輸入能量，實(shí)現(xiàn)多晶硅還原爐節(jié)能的目的。

銀涂層具有優(yōu)良的紅外反射性能，但僅限于本征銀材料，如果銀涂層接觸空氣而發(fā)生硫化，表面結(jié)構(gòu)改變，則紅外反射性能會(huì)大幅削減。而多晶硅還原爐為間歇性操作裝置，停止運(yùn)行期間，內(nèi)壁會(huì)完全處在大氣環(huán)境中，增加了銀涂層硫化的幾率，因此，多晶硅還原爐的內(nèi)壁銀涂層存在熱力學(xué)性能不穩(wěn)定，使用周期短的問(wèn)題。

綜上所述，如何開(kāi)發(fā)一種熱力學(xué)穩(wěn)定的多晶硅還原爐內(nèi)壁銀涂層是當(dāng)下亟需解決的問(wèn)題。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層及其制備方法、多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層的噴涂裝置和應(yīng)用，以改善上述問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層，其包括銀復(fù)合涂層，銀復(fù)合涂層包括相互連接的銀基底層和表面層，表面層為熱力學(xué)穩(wěn)定的薄膜，薄膜的主要成分為銀，且在銀中摻雜有碳、氧、鐵和硅。

在較佳的實(shí)施方式中，薄膜中銀、碳、氧、鐵和硅的質(zhì)量比為50～90： 5～20：1～10：2～10：2～10；優(yōu)選地，膜中銀、碳、氧、鐵和硅的質(zhì)量比為 80～90：8～15：2～5：2～5：2～5。

在可選的實(shí)施方式中，銀復(fù)合涂層的厚度≥10μm，表面層的厚度為 10nm～50nm；優(yōu)選地，銀復(fù)合涂層的厚度為10μm～5000μm。

在可選的實(shí)施方式中，其還包括用于連接銀基底層和多晶硅還原爐鐘罩的內(nèi)壁的過(guò)渡結(jié)合層，過(guò)渡結(jié)合層的材質(zhì)選自鎳、鉻、鈦、鐵和鎢中的任意一種。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種如前述實(shí)施方式任一項(xiàng)所述的多晶硅還原爐鐘罩內(nèi)壁涂層的制備方法，在多晶硅還原爐鐘罩的內(nèi)壁上的銀涂層的表面摻雜滲透入碳、氧、鐵和硅，以使得銀涂層變?yōu)殂y復(fù)合涂層。