[实用新型]制备低内应力区熔用电子级多晶硅的系统

说明书

本实用新型公开了制备低内应力区熔用电子级多晶硅的系统。该低内应力制备区熔用电子级多晶硅的系统包括：多晶硅还原炉，所述多晶硅还原炉内设有底板、多个石墨夹头、多对硅棒，所述硅棒通过所述石墨夹头设在所述底板上；所述多对硅棒包括多对内圈硅棒和多对外圈硅棒，每对所述硅棒包括1个横梁和2个棒体；多个内圈硅棒棒径检测单元，所述内圈硅棒棒径检测单元与所述内圈硅棒相连；三氯氢硅‑氢气进料管线，所述三氯氢硅‑氢气料管线与所述多晶硅还原炉相连；多个二氯二氢硅‑氢气进料喷口，所述二氯二氢硅‑氢气进料喷口布置在所述内圈硅棒的横梁与所述底板中心的连线上。该系统可以产出内应力较小区熔用电子级多晶硅产品。

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，具体而言，本实用新型涉及制备低内应力区熔用电子级多晶硅的系统。

背景技术

区熔单晶硅是电子电力器件的关键材料，目标产品包括普通晶闸管(SCR)、电力晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)以及第三代新型电力电子器件——功率场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及功率集成电路(PIC)等，被广泛应用于高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等电力系统和电气工程中。

与直拉单晶硅相比，区熔单晶硅拥有更高的纯度和电阻率，因为采用了区熔法进行单晶拉制，其需要直接使用经过处理的多晶硅棒进行生产。因此，与一般电子级多晶硅的块状产品相比，区熔用多晶硅的产品形态为硅棒，同时其对于硅棒内应力、微观形态等都提出了更高的要求。

目前区熔用多晶硅原料多采用改良西门子法进行生产，将氯硅烷与氢气的混合物通入 CVD还原炉内，利用化学气相沉积反应在预先放置的硅芯上进行沉积生长，因为生长过程中硅棒通电维持高温，表面可达到1000～1100℃，内部甚至达到1300℃以上，同时内外圈硅棒因为热场的原因存在较大的温差，这使得硅棒生长中产生的热应力是不可避免的。其中热应力较大或已存在隐性裂纹的硅棒，在后续的机加工过程中极易炸裂，或者在单晶拉制过程中，因为区熔线圈对硅棒的局部加热诱发炸裂，对设备安全运行造成危害。由此可见，现有的制备区熔用多晶硅的手段仍有待改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出制备低内应力区熔用电子级多晶硅的系统。该系统可以产出内应力较小区熔用电子级多晶硅产品。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种制备低内应力区熔用电子级多晶硅的系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括：多晶硅还原炉，所述多晶硅还原炉内设有底板、多个石墨夹头、多对硅棒，所述硅棒通过所述石墨夹头设在所述底板上；所述多对硅棒包括多对内圈硅棒和多对外圈硅棒，每对所述硅棒包括1个横梁和2个棒体；多个内圈硅棒棒径检测单元，所述内圈硅棒棒径检测单元与所述内圈硅棒相连；三氯氢硅-氢气进料管线，所述三氯氢硅-氢气料管线与所述多晶硅还原炉相连；多个二氯二氢硅-氢气进料喷口，所述二氯二氢硅-氢气进料喷口布置在所述内圈硅棒的横梁与底板中心的连线上。

采用根据本实用新型上述实施例的系统制备低内应力区熔用电子级多晶硅，通过三氯氢硅-氢气进料管线向多晶硅还原炉中供给三氯氢硅和氢气，在高温下，氢气将三氯氢硅还原为硅，并利用化学气相沉积反应使还原得到的硅在硅棒上沉积生长。在反应过程中，通过多个内圈硅棒棒径检测单元检测内圈硅棒的棒径，当内圈硅棒的棒径达到预定值后，利用多个二氯二氢硅-氢气进料喷口向多晶硅还原炉中通入二氯二氢硅和第二氢气的混合料，该混合料不经预热直接通入多晶硅还原炉内，其温度较低，因而可以利用此股低温气体混料调节内圈硅棒表面高温，从而有效降低硅棒生长过程中，因硅棒内部与表面温度差异过大造成的热应力，制备得到内应力较小区熔用电子级多晶硅产品。进而将该产品用于区熔法进行单晶拉制，在机加工和拉晶过程中不会出现炸裂的现象。

任选的，所述二氯二氢硅-氢气进料喷口与底板中心的距离为所述连线长度的1/3～1/2。