[发明专利]一种多晶硅硅芯腐蚀的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅生产技术，特别是一种多晶硅硅芯腐蚀的新方法。

背景技术

改良西门子法生产多晶硅中，还原炉内通过气相沉积制备棒状多晶硅所用的多晶硅硅芯必须均相、洁净无杂质，而通过硅芯炉拉制得的硅芯表面有较多的硅颗粒、金属氧化物及SiO₂等分散相及杂质，必须通过腐蚀手段除去这些杂质，以利于在还原炉内生长多晶硅硅棒，传统的方法是用浓硝酸和氢氟酸体积比3:1~4:1的混合酸对其进行腐蚀处理。腐蚀处理在通风柜内进行，腐蚀过程中产生的挥发成分含有HF，NO_x等有害气体，同时产生含HNO₃，HF，H₂SiF₆等的废液，主反应方程式如下：

4HNO₃+Si+6HF=H₂SiF₆+4NO₂↑+4H₂O

SiO₂+6HF=H₂SiF₆+2H₂O

该硅芯腐蚀方法使用了大量的有毒、易挥发浓氢氟酸和浓硝酸，有很大的缺点，一方面，污染环境、中和处理废气、废液麻烦以及易造成人身伤害；另一方面，这两种酸价格都较高，导致腐蚀成本较高；第三，由于该腐蚀液对硅芯的腐蚀是均匀腐蚀，表面是均匀光滑的，相对于表面存在微小凹凸表面的硅芯来讲，其比表面积更小，硅在硅芯表面沉积时，比表面积越大，活性中心越多，沉积速率越大，因此酸腐蚀得到的硅芯对初期硅沉积不利。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种具有环境污染小、腐蚀成本低、人身无伤害及腐蚀效果好的多晶硅硅芯腐蚀的新方法。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种多晶硅硅芯腐蚀的新方法，其特点是：

①将氢氧化钠20~40%、氟化钠4~6%、次氯酸钠0.3~0.7%和水50~70%常温充分溶解制成腐蚀液，其中比例为质量百分比；

②将腐蚀液倒入腐蚀槽内，加热至50~70℃，放入硅芯，保持温度下腐蚀3~5分钟；

③取出硅芯，放入超纯水清洗槽内清洗5~7遍；

④取出清洗槽内的硅芯放入超纯水加热槽内，升高温度至水沸腾，保持沸腾状态煮3~5分钟；

⑤从加热槽内取出硅芯，放入烘箱内，保持温度80~90℃，烘干1~2小时后降温至室温取出即可。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，步骤①中，腐蚀液的配比为氢氧化钠30%、氟化钠5%和次氯酸钠0.5%、水64.5%。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，步骤②中，将腐蚀液倒入腐蚀槽内，加热至55℃，放入硅芯，腐蚀3~5分钟。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，步骤③中，硅芯在清洗槽内清洗7遍。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，步骤④中，将硅芯在超纯水中煮沸5分钟。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，步骤⑤中，将硅芯在烘箱内保持温度为80℃，烘干时间为2小时，降温至室温取出。

本发明与现有技术相比，采用了一种新的腐蚀液对多晶硅硅芯进行腐蚀处理，所得硅芯的比较面积达到40~80m^－1，大大高于混酸腐蚀的比表面积，本发明取代传统使用的氢氟酸和硝酸混酸腐蚀液，提供了一个安全无污染、高效低成本的硅芯腐蚀新工艺；具有环境污染小、腐蚀成本低、人身无伤害及腐蚀效果好的特点。

具体实施方式

一种多晶硅硅芯腐蚀的新方法，使用的硅芯规格为长度2m~2.5m，直径8~12mm，

①将氢氧化钠：20~40%、氟化钠4~6%、次氯酸钠0.3~0.7%和水50~70%（其中水为超纯水，其余均为优级纯，比例为质量百分比）常温充分溶解制成腐蚀溶液；

②将腐蚀液倒入腐蚀槽内，加热至50~70℃，放入硅芯（以硅芯淹没于腐蚀液中为准），保持温度下腐蚀3~5分钟；

③取出硅芯，放入超纯水清洗槽内清洗5~7遍；

④取出清洗槽内的硅芯放入超纯水加热槽内（硅芯在液面以下），升高温度至水沸腾，保持沸腾状态煮3~5分钟；

⑤从加热槽内取出硅芯，放入烘箱内，保持温度80~90℃，烘干1~2小时后降温至室温取出即可使用。