[发明专利]制造多晶硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造多晶硅的方法。

背景技术

多晶体硅，通常称为多晶硅，是用于光伏和半导体产业的基本原料，且随着这些产业的近期发展，对多晶硅的需求迅速增长。

制造多晶硅的方法是通过硅沉积过程(或化学气相沉积)所表示的，该过程是从原材料硅烷气体中生产多晶硅固体相。

根据硅沉积过程，通过在高温环境下氢还原和热分解从硅烷原料气体中产生硅细颗粒，并且所生成的硅细颗粒以多晶体的形式沉积在棒或颗粒的表面上。例如，已知的有使用化学气相沉积反应器的西门子沉积法和使用流化床反应器的沉积方法。

在硅沉积过程中，作为提高多晶体硅生长速率的方法之一有一种方法是提高原料供给量。然而，过量供给原料气体并不是优选的，因为降低贡献给沉积反应的原料气体的比例，造成减少多晶体硅的沉积量(产率)。

同时，随着硅棒的增长，应用于西门子沉积法的硅棒应该保持适于多晶体硅沉积的表面温度，并且因对流导致棒的中心与表面之间的温度差增大。因此，当棒增长到一定程度，并且棒的中心部分的温度达到多晶体硅的熔点时，可能容易发生熔融。因此，存在的问题在于所述棒不能增长至具有大的直径，例如150毫米或更大。

所以，为了增长棒的直径而不发生棒的熔融已提出许多方法。但是，反应产量仍然比较低，且存在不便之处例如反应器结构的改变。因此，需要开发一种改善这些缺陷的技术。

发明内容

技术目标

因此，本发明提供了一种制造多晶硅的方法，其中，在硅棒增长过程中防止了熔融，并且可以在反应器结构不经修改并且消耗最小的能量短时间内制造出直径为150毫米或更大的多晶体硅棒。

技术方案

根据本发明的一种实施方式，本发明所提供的是一种制造多晶硅的方法，其包括以下步骤：

在设置有热硅棒的反应器中使包含二氯硅烷和三氯硅烷的原料气体与还原气体反应以在硅棒上沉积多晶体硅；和

在多晶硅的沉积步骤中根据反应进程调节原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的摩尔比。

根据本发明的另一种实施方式，可以调节所述制造方法使在沉积步骤的任一点处原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的摩尔比为10摩尔％以上。

同时，根据本发明的另一种实施例，可以进行多晶硅的沉积步骤使原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的摩尔比为10至65摩尔％直到下述公式的过程进行至20至50％之间的任一点；并且自上述点起直到反应终止使在原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的摩尔比为小于10摩尔％：

[公式]

过程的进展率(％)＝{(D_T-D₀)/(D_E-D₀)}×100

其中D₀是反应前硅棒的直径，D_E为反应终止后硅棒的直径，以及D_T是在反应的任一点处硅棒的直径(D₀≤D_T≤D_E)。

根据本发明的另一种实施方式，可以进行多晶硅的沉积步骤使原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的摩尔比小于10摩尔％直到上述公式的过程进行至50至95％之间的任一点处；并且自上述点起直到反应终止使在原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的摩尔比为10至65摩尔％。

根据本发明的另一种实施方式，可以进行多晶硅的沉积步骤使原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的摩尔比为10至65摩尔％直到上述公式的过程进行至20至50％的任一点(第一点)；

自上述点(第一点)起直至上述公式的过程进行至50至95％的任一点(第二点)使在原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的摩尔比为小于10摩尔％；以及

自上述点(第二点)起直至反应终止使在原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的摩尔比为10至65摩尔％。

根据本发明的另一种实施方式，可以调整多晶硅的沉积步骤，根据反应进程使原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的平均摩尔比为10摩尔％以上。本文中，优选可以在整个步骤调节沉积步骤使原料气体中所包含的二氯硅烷与三氯硅烷的摩尔比为10摩尔％以上。

同时，根据本发明的另一种实施方式，可以进行多晶硅的沉积步骤以保持硅棒的中心温度低于多晶硅的熔点。

同时，所述原料气体可以被预先加热到50至500℃并供给到反应器。

所述还原气体可以是氢气(H₂)。