[实用新型]用于制作化学气相沉积生长多晶硅的硅芯专用切割设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及的一种用于制作化学气相反应沉积生长多晶硅的硅芯专用切割设备。属新能源及新材料技术领域。

背景技术

硅材料是从硅石中冶炼金属硅开始，一般由工业硅粉氯化，经过一系列的物理或化学方法提纯生产出的高纯度多晶硅产品后，向半导体单晶硅、硅抛光片，外延片，以及制成集成电路芯片或者分立器件和太阳能电池、太阳能电池组件的纵向延伸。

高纯硅材料产品主要包括：多晶硅、单晶硅等，多晶硅是金属硅经过一系列的化学和物理反应提纯后达到一定纯度（99.999999%至99.999999999%）的材料，按纯度分类可以分为太阳能级、电子级。单晶硅以高纯度多晶硅为原料, 在单晶炉中被熔化为液态, 在单晶种（籽晶） 上结晶而成。

多晶硅材料是硅产品产业链中一个极为重要的中间产品，是制造半导体器件、集成电路及太阳能电池的最重要的基础材料，是发展电子信息产业和光伏产业的根基。多晶硅的工业化规模生产是集冶金、化工、自动化控制、电子学、环保工程等学科为一体的生产体系，属技术密集型及资金密集型产业。目前世界上多晶硅工业化生产的主要工艺流程有改良西门子法和新硅烷法两种。

改良西门子法是以HCl和工业硅粉为原料，在高温下合成为SiHCL3，然后对SiHCL3进行化学提纯，使其纯度达到99.999999%以上，金属杂质总含量降到0.1ppba以下，最后在还原炉中1050℃的硅芯上用超高纯的氢气与SiHCL3进行化学气相沉积反应而生成高纯多晶硅棒。而新硅烷法是以氟硅酸、钠、铝、氢气为主要原辅材料、制取硅烷、SiH4热分解生产多晶硅的工艺。

在多晶硅生产工艺中，硅芯棒作为还原炉沉积生长多晶硅棒所需要的沉积核心棒及提供反应温度的电阻发热体，其制备方法关键是在满足工艺质量的前提下，低成本规模化生产。

传统硅芯棒制备方法是基座区熔法，则用小型区熔炉将原料硅棒拉制成硅芯棒，平均每3小时拉制5根硅芯棒，生产效率较为低下，而且整个硅芯棒拉制过程中易出现硅芯棒拉断现象，故对操作人员的熟练程度要求较高。

随着多晶硅行业向规模化方向的快速发展，区熔法制备硅芯的方法已不能满足工业需求。为了解决制备工艺和生产设备发展需求之间的矛盾，近切需要开发一种高效率的硅芯制备方法。《GXB2500-4硅芯切割机床》（中国集成电路2008年6期）报道了北京京联发数控科技有限公司于2007年3月推出了第一台硅芯切割机床，它是将单晶硅（多晶硅）切割为片状，再将切好的硅片切为8×8×2500mm的硅芯，其平均12小时可切割20-30根硅芯，一台硅芯切割机可代替4台硅芯拉制炉，该机床生产效率较传统区熔法有了一定提高，但是生产效率仍然较低，但文中未公开具体的硅芯切割方法。

中国专利CN101514488A《一种用于生长多晶硅棒的硅芯及其制备方法》200910114990.0，它采用的是横向切割线和纵向切割线的多线切割一根硅棒制取硅芯方法，虽然该方法平均10小时可以制取180根硅芯，生产效率有所提高，但是多线切割方式存在切割浆料回收、分离和净化成本高、污染环境的问题，如果不带切割浆料切割则切割线价格昂贵，硅芯制备成本较高。

中国专利CN202155964U同样采用两根金刚砂线的对进行硅棒同时往复运动，线切割制备硅芯，但该专利还是采用线切割方式。但是使用多线切割制备硅芯存在切割浆料回收、分离和净化成本高、污染环境的问题，如果不带切割浆料切割则切割线价格昂贵，硅芯制备成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于上述现有技术的不足，发明一种用于制作化学气相沉积生长多晶硅的硅芯专用切割设备，它可同时对2-4根相同长度或不同长度的多晶硅棒料进行加工生产，其生产效率高，不会对环境产生污染。