[发明专利]对CVD反应器中的电极夹持器进行绝缘和密封的设备

说明书

本发明涉及对CVD反应器中的电极夹持器进行绝缘和密封的设备，所述反应器包括适合于容纳细丝棒的电极，电极位于由导电材料制成并且安装在底板的凹坑中的电极夹持器上，其中在电极夹持器与底板之间设置有由在室温下的热导率为0.2至50W/mK、最小弯曲强度大于120MPa且在室温下的电阻率大于10⁹Ωcm的材料制成的电绝缘环，其中在电极夹持器与底板之间具有至少两个环形密封元件以实现密封，其中电绝缘环或电极夹持器或底板包括至少一个凹槽，第一密封元件固定在凹槽中，其中在电绝缘环与底板之间或者在电绝缘环与电极夹持器之间具有至少一个并非固定在凹槽中的第二密封元件。

技术领域

本发明涉及在用于沉积多晶硅的反应器中对电极夹持器进行绝缘和密封的设备，本发明还涉及使用所述设备生产多晶硅的方法。

背景技术

高纯硅通常是通过西门子法生产。在此将包含氢和一种或多种含硅组分的反应气体引入反应器中，反应器装配有通过直接流通电流而进行加热的载体，固体硅沉积在其上。作为含硅化合物优选使用硅烷(SiH₄)、单氯硅烷(SiH₃Cl)、二氯硅烷(SiH₂Cl₂)、三氯硅烷(SiHCl₃)、四氯硅烷(SiCl₄)及其混合物。

每种载体通常由两根细的细丝棒和一个通常连接相邻的棒的自由端的桥组成。细丝棒最普通地由单晶或多晶硅制成，较少使用金属/合金或碳。细丝棒垂直插入位于反应器底部的电极中，经由其连接至电极夹持器和电源。高纯多晶硅沉积在加热的细丝棒及水平桥上，其直径随时间增大。在达到所期望的直径之后，终止该过程。

硅棒通过通常由石墨制成的特殊电极保持在CVD反应器中。在电极夹持器上的两根具有不同电压极性的细丝棒均在其他的细棒末端通过桥连接而形成闭合的电路。经由电极及其电极夹持器供应用于加热细棒的电能。这导致细棒的直径增大。同时电极于其尖端开始生长进入硅棒的棒基(Stabfuβ)内。在达到所期望的硅棒目标直径之后，终止沉积过程，将硅棒冷却及取出。

穿过底板引导的电极夹持器的密封是特别重要的。

逸出的氯硅烷与周围空气中的氧和水分反应形成二氧化硅和HCl，其与其他水分以含水HCl的形式冷凝。反应产物二氧化硅和含水HCl以及由HCl产生的腐蚀产物在穿过底板的电极夹持器引线末端处发生沉淀，并将电极夹持器的绝缘件桥接至底板，这导致沉积反应器接地故障和停止运行。

因为反应产物在形成位置上累积，所以即使最小的不密封和泄漏流在沉积反应器的所期望的跨越若干月的运行时间(2次检修之间的使用寿命)的情况下也会由于接地故障而导致过早的停止运行。在考虑泄漏流的情况下，必须不仅考虑在密封面处的泄漏，而且考虑通过密封材料本身的扩散现象导致的泄漏。

为此目的建议使用密封体，其中重要性尤其是归于密封体的布置方式和形状以及所用的密封材料。

环形物体位于伸入沉积设备中的电极夹持器顶部与底板之间。所述物体典型地具有两个功能：1、电极夹持器引线的密封及2、电极夹持器相对于底板的电绝缘。

由于在CVD反应器中气室温度高，需要对基于烃的密封体进行热保护。热保护不充分会由于密封体被烧坏而导致密封体过早的损耗，热诱发的密封体流动，反应器不密封，电极夹持器与底板之间的距离减小至小于最小值，及在碳化的密封体处发生接地故障。接地故障或不密封导致沉积设备停止运行，因此导致沉积过程中断。这导致输出减少，由于材料贬值和成本升高而导致产率降低。