[发明专利]一种采用空心硅芯生长多晶硅的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种多晶硅的生长方法，具体地说本发明涉及一种采用空心硅芯生长多晶硅的方法。

【背景技术】

已知的，在西门子法生产多晶硅的过程中硅芯搭接技术是一项非常重要的技术，它主要应用于多晶硅生产的一个环节、即还原反应过程。所述的还原反应过程的原理是：还原反应是在一个密闭的还原炉中进行的，在装炉前先在还原炉内用硅芯搭接成若干个闭合回路，也就是行话中的“搭桥”；每个闭合回路都由两根竖硅芯和一根横硅芯形成“∏”字形结构；每一个闭合回路的两个竖硅芯分别接在炉底上的两个电极上，两个电极分别接直流电源的正负极，然后对硅芯进行加热，加热中一组搭接好的硅芯相当于一个大电阻，然后向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，开始进行还原反应；这样，所需的多晶硅就会在硅芯表面生成。以上所述就是硅芯及其搭接技术在多晶硅生产中的应用。

在现有的西门子法生产多晶硅的过程中，由于所使用的硅芯直径通常为φ8mm左右的实心硅芯或经过线切割形成的方硅芯，搭接好的硅芯在正常还原反应过程中，生成的硅不断沉积在硅芯表面，硅芯的表面积也越来越大，反应气体分子对沉积面(硅芯表面)的碰撞机会和数量也随之增大，当单位面积的沉积速率不变时，表面积愈大则沉积的多晶硅量也愈多；因此在多晶硅生长时，还原反应时间越长，硅芯的直径越大，多晶硅的生长效率也越高，这样不仅可以大大提高生产效率，同时也降低了生产成本；但是现有的实心硅芯或方硅芯在还原中，都无法很好的克服由于搭接“实心硅芯或方硅芯”的硅芯强度较低，由此导致还原过程中所产生的硅芯倒伏现象，给生产带来不必要的麻烦和成本的增加；硅芯所述的倒伏现象是指硅芯在密闭的容器内进行生长，由于实心圆硅芯或方硅芯本身工艺所带来的后果是：

1)、实心硅芯；

实心硅芯的直径通常在8～10MM左右，由8～10MM生长至120～150MM为例，开始时生长较为缓慢，后期随着直径的加大，生长速度也随之加快；如果直接采用大直径的实心硅芯，则会造成硅芯本体的重量增加；并且在大直径实心硅芯的拉制过程中，由于要得到较大直径的硅芯，拉制速度要控制到很慢，生产效率低下；且生长过程中由于直径较大，拉直难度极高，并且每次仅可以少量的拉制，也就是拉制根数必将受到限制，对于加大直径问题现有技术中还有很多难点无法克服，同时大直径硅芯拉制所消耗的电能和保护性气体也随之增加，同时大直径硅芯还不便于后续加工和搬运；

2)、方硅芯；

目前市场上出现了线切割的方硅芯，由于是在线切割过程中，晶体受到金刚石线切割中的微震，使得成品方硅芯内出现较多肉眼难以察觉的微小裂痕，在硅芯生长通电的瞬间对于裂痕的冲击较大，使得硅芯生长过程中断裂或倒塌量大幅度增加，轻者导致该组硅芯无法生长，严重时导致停炉。

那么采用大直径的硅芯进行搭接来实现多晶棒的快速生长及提高硅芯自身的强度就成了一个本领域技术人员难以克服的技术壁垒；然，对于如何加大硅芯直径也是本领域技术人员的长期诉求。

尤其是发明人对于空心硅芯拉制研发的成功，使得空心硅芯与实心硅芯在重量基本相等的情况下，直径远大于实心硅芯的，本人经过检索目前还没有对于空心硅芯生长多晶硅的方法和装置出现。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种采用空心硅芯生长多晶硅的方法，本发明所述的采用空心硅芯生长多晶硅的方法通过将两根竖硅芯管的上端与横硅芯管或方硅芯或圆硅芯的两边通过可行的搭接方式，获取“∏”形导电回路，实现了增大硅芯表面面积的目的，达到了多晶棒快速生长的诉求。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用空心硅芯生长多晶硅的方法，包括以下步骤，将两根竖硅芯管的下端与底座上部设置的插柱或套管或插柱与套管之间的间隙连接，两根竖硅芯管的上端与横硅芯管或方硅芯或圆硅芯的两边搭接，获取“∏”形导电回路。

所述的采用空心硅芯生长多晶硅的方法，所述两根竖硅芯管的下端与底座上部设置的套管连接，在两底座上部面中部分别设有套管，所述套管的内管壁分别与两根竖硅芯管下部的外缘面插接连接，所述套管的内管壁与竖硅芯管的外缘面紧密配合。

所述的采用空心硅芯生长多晶硅的方法，所述两根竖硅芯管的下端与底座上部设置的插柱连接，在两底座上部面中部分别设有插柱，插柱分别与两根竖硅芯管的硅芯管孔插接连接，所述插柱的外缘面与竖硅芯管的硅芯管孔壁紧密配合。