[发明专利]一种多晶硅生产方法及系统

说明书

本发明提供一种多晶硅生产方法，包括以下步骤：在反应开始前，先利用微波将还原炉中的硅芯加热至第一设定温度，然后将硅芯击穿后再施加电流，以在硅芯的表面化学沉积多晶硅，得到硅棒；在反应过程中，如对硅棒断电，则在断电后重启前，先利用微波将硅棒加热至第二设定温度，然后将硅棒击穿后再施加电流，以在硅棒表面继续化学沉积多晶硅。本发明还提供一种多晶硅生产系统，包括馈能单元和防护单元，馈能单元包括馈能天线，馈能天线设于还原炉上的能够与还原炉内部连通的开口处，用于产生和发射微波；防护单元用于将馈能天线与还原炉内的氛围隔开，以保护馈能天线。本发明能够实现多晶硅的平稳生长，得到性能良好的多晶硅产品，以提高产品质量。

技术领域

本发明属于多晶硅技术领域，具体涉及一种多晶硅生产方法及系统。

背景技术

在现有的多晶硅生产工艺中，多采用西门子法生产多晶硅，其是通过对硅芯或硅棒自身通入电流进行通电加热这种方式，来获得气相化学沉积反应所需的温度，加热方式比较单一。且在实际的操作过程中，由于硅芯和硅棒均为半导体材料，常温下几乎不导电，通入电流是比较困难的，需要先将硅芯或硅棒击穿。

目前，在硅芯或硅棒升温前(即温度较低时)，想要通入电流，都是通过先击穿硅芯或硅棒再通电流的方式进行。通常采用的击穿硅芯或硅棒的方法主要有高压击穿和加热后再击穿两种方法，其中，加热后再击穿采用的加热方式主要以卤素灯加热为主。这些方法存在一些不足之处：

(1)高压击穿会影响绝缘组件的绝缘性能，使得多晶硅生长后期过程中出现接地、拉弧等异常情况；

(2)卤素灯加热会破坏还原炉的密封性，可能带来闪爆等安全风险，同时还有可能引入氧化、杂质等，影响多晶硅产品质量；

(3)在反应中途，经常会发生变压器转换档位困难导致输出电流不稳定的情况，从而影响多晶硅的生长，这时候就需要切断电流重新启动来改变硅棒的电流，实现转档；此外，反应过程中受电气负荷或物料平衡的限制，也常常需要临时切断电流，待负荷或物料充足时再继续反应；还有，由于受多晶硅生长前期工艺控制的影响，导致硅棒表面呈苦瓜状，或炉内颗粒增多，出现拉弧放电等异常情况，此时需要通过切断电流重新启动来进行工艺重整，从而改善多晶硅生长条件，改善产品质量。而在多晶硅生长过程中断电再重新启动时，需要重新将硅棒击穿，而此时随着硅棒直径增大和温度的降低，硅棒的电阻增大，采用高压击穿的难度增加；

(4)在反应结束或发生倒棒、泄漏或其它紧急情况，需要切断电源、停止通电时，还原炉内残余的氯硅烷等物料在缺少热源后，仅采用常规的气体置换和吹扫的方式，很难彻底挥发去除，不仅影响产品质量，还可能带来安全方面的风险，而采用继续通电加热，产生的热应力又容易导致多晶硅裂棒或倒棒。为了解决反应结束后硅芯表面及还原炉内的残余的氯硅烷等物料的残留问题，防止残余的氯硅烷等物料影响多晶硅的质量和拆炉时与空气接触发生安全隐患。传统的方法是单纯依靠气体置换和吹扫的方式，将物料挥发带走；也有使用电加热、电磁感应加热等方式，这些方法均存在时间长，效率低，能耗高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种多晶硅生产方法及系统，该方法能够实现多晶硅的平稳生长，得到性能良好的多晶硅产品，提高产品质量。

根据本发明的一个方面，提供的一种多晶硅生产方法，其技术方案如下：

一种多晶硅生产方法，包括以下步骤：

在反应开始前，先利用微波将还原炉中的硅芯加热至第一设定温度，然后将硅芯击穿后再施加电流，以在硅芯的表面化学沉积多晶硅，得到硅棒；

在反应过程中，如对硅棒断电，则在断电后重启前，先利用微波将硅棒加热至第二设定温度，然后将硅棒击穿后再施加电流，以在硅棒表面继续化学沉积多晶硅。