[发明专利]用于硅生长棒的容纳锥形件

说明书

技术领域

本发明涉及一种在用于积聚多晶硅的反应器中用于硅生长棒的容纳锥形件。

背景技术

多晶硅对于各种不同的应用情况需要大的用量，例如对于太阳能电池的制造。因为在自然界中的具有需要的纯度的多晶硅不能使用或不足够使用，所以必须利用合适的方法来制造多晶硅。

为了制造多晶硅例如发展了所谓的西门子方法，其中，将大量的也标称为细杆的硅生长棒放入到反应器中，并且在那里以气相沉积方法多晶硅积聚在硅生长棒上。此外，为此的前提条件是硅细棒的足够的温度，该温度必须接近硅的熔融温度。为了实现这一点，借助于电阻加热装置将硅生长棒加热至所需温度。

为此将硅生长棒分别以成对方式相邻地分配在反应器中的适当保持件中，其中，硅细棒在上自由端部上彼此电连接。通常将由石墨制成的容纳锥形件用作为硅生长棒的保持件，这些容纳锥形件或者是单部件式的或者是多部件式地实施。容纳锥形件不仅用于硅生长棒的电接触而且也充当硅生长棒的可靠的机械固定件，硅生长棒通过在覆层过程期间的层生长在其重量方面显著增加。此外，应当可以尽可能容易地从容纳锥形件中取出完成的硅棒。

为了通过在硅细棒上的化学汽相沉积(通常以Chemical Vapor Deposition(CVD)来标称)在1100℃情况下对多晶硅进行沉积，应用了高纯度三氯氢硅(SiHCl₃)，其中，按照方程式

4SiHCl₃→Si+3SiCl₄+2H₂

发生歧化反应。在此自由成长的硅在此积聚在硅生长棒上。

反应器通常由带保护的外金属钟罩的石英钟罩组成，其连同底板以及必须的电流馈引件(Stromdurchführung)经水冷却。

在最简单的实施方式中，也就是在单部件式的实施方式中，将硅生长棒插入到容纳锥形件的开口中。显而易见的是，在这种情况下仅当容纳锥形件中的开口与待插入的硅生长棒的轮廓尽可能精确地对应时，才可以保证足够良好的电接触。

在多部件式的实施方式中，容纳锥形件由基体以及可插入到基体中的夹爪组成，将夹爪借助于锁紧螺母相对于所插入的硅生长棒张紧。

在容纳锥形件中重要之处在于，保证在穿过反应器壁至容纳锥形件的电流馈引件、容纳锥形件和硅生长棒之间的尽可能良好的电接触。此外在电流馈引件、容纳锥形件和硅生长棒的接口部位处的热量散发必须尽可能少。随后引用的文献没有满足该前提条件。

在涉及用于沉积多晶硅的CVD方法和CVD设备的DE 600 32 813T2中详细说明了前面引用的西门子方法，利用该方法和设备在硅管上沉积硅。这些硅管通过由石墨制成的保持件保持在反应器设备中。

类似的石墨保持件也由US 3 200 009A得知。

由DE 1 205 950B得知一种用于由在呈棒状的、由相同格栅结构的半导体材料所制成的承载体上的气体相中沉积半导体材料的设备中的保持件和该保持件的制造方法。这里也使用了用于硅细棒的石墨保持件，这些石墨保持件在其端面呈圆锥形或者呈锥形地构造。该保持件也可以构造成夹具，其中，该夹具在经钻孔的端部以如下方式局部方式地对分，即，将一个半部分通过垂直于棒轴线的切口分开。两个半部分通过石墨环保持在一起。

发明内容

现在本发明的任务在于提供一种用于硅生长棒的容纳锥形件，其中，保证了所插入的硅生长棒的良好的接触并且实现了明显减少的热量散发。

基于本发明的任务通过一种在用于积聚多晶硅的反应器中用于硅生长棒的容纳锥形件以如下方式得到解决，即，该容纳锥形件由旋转对称的基体组成，该基体具有可居中地在最高位置处插入到基体中的单件式、用于容纳硅生长棒的夹紧元件，其中，基体呈锅盖状地为容纳联接销而留有凹口，并且其中，基体的边缘能够插入到反应器底部中的电流馈引件中，其中，单件硅生长棒、夹紧元件、基体和电流馈引件的容纳件以及联接销能够以形状锁合(formschlüssig)和力锁合(kraftschlüssig)的方式彼此插接。

具有最小可能壁厚的容纳锥形件的特别小质量的结构与经由夹紧钳的中心热量输入关联导致经由电流馈引件的显著减少的热量散发，进而与之关联地在反应器加热时导致减少的热量需求。

此外，可插入到锥形部中并且以特殊方式所构造的夹紧钳实现了所插入的硅生长棒的简单又可靠地夹紧，以及实现了覆层之后的经覆层的棒的简单的取出。通过改变夹紧钳的内轮廓可以实现配合于对几乎所有几何尺寸的硅生长棒的调适，而无需进行基本结构的改变。