[发明专利]制造多晶硅的装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年4月6号提交的韩国专利申请No.P2009-0029527的权益，通过引用将其包含于此，如同在本文中完全阐述。

技术领域

本发明涉及多晶硅，更具体地，涉及通过使用激光来制造多晶硅的装置和方法。

背景技术

近年来，由于多晶硅处于多晶状态并且具有较高的纯度，所以多晶硅被广泛应用于与半导体器件和太阳能电池相关的各种领域。

以下将介绍典型的多晶硅制造方法。

首先，二氧化硅砂/石英砂(主要成分：SiO2)与石墨(主要成份：C)在电弧放电炉中反应，从而生成近似99％的冶金硅(MG-Si)。

通过使用MG-Si作为启动器的气化过程，对硅烷材料进行混合、分离和纯化，以制造高纯度的气态硅烷材料。所制造出的高纯度的硅烷气体可以是三氯硅烷气体(TCS)，其化学分子式表示为SiHCl₃，或者可以是甲硅烷气体(MS)，其化学分子式表示为SiH₄。

TCS气体可以通过将MG-Si与HCL进行反应而获得，甲硅烷气体可以通过将MG-Si与SiCl₄和H₂进行反应或者通过将MG-Si与SiF₄和NaAlH₄进行反应而获得。

根据将化学气相沉积方法应用于高纯度硅烷气体，对硅进行沉积，以便制造固态多晶硅。在这种情况下，通过在高温环境下进行氢还原和热分解，由硅烷气体生成硅微粒子。所生成的硅微粒子沉积在晶体种子的表面上，从而获得多晶态的多晶硅。

下文中，参照图1，介绍一种现有的通过使用硅烷气体来制造固态多晶硅的方法。

图1是制造多晶硅的一种现有装置的示意图，其能够通过使用钟罩式反应器10来从硅烷气体制造多晶硅。一种通过使用如图1所示的装置来制造多晶硅的现有方法介绍如下。

首先，细度为6mm至7mm的硅芯丝20呈倒U型放置于钟罩式反应器10的内部，并且硅芯丝20的一端连接到电极30上。然后，通过使用预热器来执行预热过程，由此钟罩式反应器10被预热到300℃以上。因此，硅芯丝20的电阻率被降低，从而硅芯丝20的较低电阻率使得能够进行电阻加热。通过将具有预定电势的电提供通过电极30，在高温下对硅芯丝20进行加热，并且将包括硅烷气体和氢气的反应气体供应到钟罩式反应器10内部。由于硅微粒子沉积在硅芯丝20的表面，硅芯丝20的细度增加。然后，电阻加热和硅沉积的过程持续执行几天到十几天，从而获得直径为大约10cm到15cm的条形多晶硅产品。

然而，所述现有技术具有由于使用通过电阻加热对硅烷气体进行分解的硅沉积的方法的局限性而造成的以下缺点。

为了通过使用电阻加热分解硅烷气体来均匀地沉积硅微粒子，钟罩式反应器10的内部温度必须保持在1000℃以上，因此，由于大的电加热负载和功耗，初始安装成本巨大。

由于通过使用电阻加热分解硅烷气体来对硅微粒子进行沉积，所以制造符合多晶硅产品所需大小的多晶硅可能需要长的时间段，例如十天或者更长，从而降低了产量。

发明内容

因此，本发明旨在提供制造多晶硅的装置和方法，其基本上避免了由于相关技术的限制和缺点所造成的一个或者更多问题。

本发明的一个方面旨在提供一种制造多晶硅的装置和方法，其能够通过减少电加热的负载而降低功耗，并且与相关技术相比，也能够缩短制造多晶硅所需的时间段。

根据本发明的目的，为了实现这些以及其他优点，如在本文中所体现和广泛描述的，制造多晶硅的装置包括反应室；气体供应器，用于将硅烷气体供应到反应室；激光照射器，用于通过将激光束照射到从气体供应器供应的硅烷气体来对硅烷气体进行热分解而生成多晶硅颗粒；以及多晶硅颗粒接收器，用于接收并储存多晶硅颗粒。

根据本发明的另一个方面，一种制造多晶硅的装置包括反应室；气体供应器，用于将硅烷气体供应给反应室；激光照射器，用于通过将激光束照射到从气体供应器供应的硅烷气体来对硅烷气体进行热分解而生成多晶硅颗粒；以及铸块成形部件，用于接收和储存多晶硅颗粒，并且通过熔化所储存的多晶硅颗粒而形成铸块。

根据本发明的另一个方面，一种制造多晶硅的方法包括：通过气体供应器将硅烷气体供应给反应室；通过将激光束照射到反应室来对硅烷气体进行热分解而得到多硅晶颗粒；以及在多晶硅颗粒接收器中接收和储存多晶硅颗粒。