[发明专利]多晶硅还原炉和多晶硅化学气相沉积方法

说明书

本发明公开了多晶硅还原炉和多晶硅化学气相沉积方法。其中，多晶硅还原炉包括：炉体；以及炉顶，所述炉顶设在所述炉体的顶部，所述炉顶的内表面设有热反射涂覆层。该多晶硅还原炉的炉顶内表面设有热反射涂覆层，由此，可以有效地将热量反射至硅棒顶部，从而提高硅棒顶部的温度，使该部分硅棒的温度与硅棒整体一致，对该部分硅棒的沉积起到积极作用，进而有效提高产品的良率。

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体而言，本发明涉及多晶硅还原炉和多晶硅化学气相沉积方法。

背景技术

电子级多晶硅是集成电路产业的基础原材料，业内主流的生产技术为基于三氯氢硅的改良西门子法，其核心为利用三氯氢硅和氢气为原料进行异相化学沉积的过程，业内一般称此过程为还原工序，气相的三氯氢硅和氢气混合物以一定比例和温度从设备底部的进气喷口进入，在炉内竖直放置的硅芯上进行沉积，未完全反应的氯硅烷尾气会从设备底部的尾气出口排出。

还原工序中，硅芯和逐渐沉积而长成的硅棒为倒U型，表面温度控制在1000～1100℃，在硅棒顶部区域存在较为严重的表面状态不佳问题，此部分硅料一般作为废料降级处理，严重影响了产品的良率。因而，现有的多晶硅生产工艺仍有待改进。

发明内容

本发明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，本发明的一个目的在于提出多晶硅还原炉和多晶硅化学气相沉积方法。通过采用该多晶硅还原炉和多晶硅气相沉积方法，可以有效地改善顶部硅棒表面状态不佳的现象，提高单炉产率并降低成本。

发明人在研究中发现，顶部硅棒表面状态不佳的现象产生的原因是反应器内温度较高，顶部硅棒的表面温度均匀程度较难控制，同时三氯氢硅和氢气在反应器顶部的流动性较差、较为停滞，同时气相浓度也存在不一致的问题。这些因素综合发生作用，使得顶部硅棒生长状态难以有效改善。

鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种多晶硅还原炉。根据本发明的实施例，该多晶硅还原炉包括：炉体；以及炉顶，所述炉顶设在所述炉体的顶部，所述炉顶的内表面设有热反射涂覆层。

根据本发明上述实施例的多晶硅还原炉，其炉顶内表面设有热反射涂覆层，由此，可以有效地将热量反射至硅棒顶部，从而提高硅棒顶部的温度，使该部分硅棒的温度与硅棒整体一致，对该部分硅棒的沉积起到积极作用，进而有效提高产品的良率。

另外，根据本发明上述实施例的多晶硅还原炉还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述热反射涂覆层为金涂覆层或银涂覆层。

在本发明的一些实施例中，所述热反射涂覆层覆盖所述炉顶内表面的总面积的60％～80％。

在本发明的一些实施例中，所述热反射涂覆层的表面分布有环状褶皱。

在本发明的一些实施例中，所述炉顶呈半球形或半椭球形。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种采用上述实施例的多晶硅还原炉实施的多晶硅化学气相沉积方法。根据本发明的实施例，该多晶硅化学气相沉积方法包括：(1)向所述多晶硅还原炉内供给三氯氢硅和氢气，进行第一阶段反应；(2)继续向所述多晶硅还原炉内供给三氯氢硅和氢气，进行第二阶段反应；(3)依次重复步骤(1)和步骤(2)多次，得到多晶硅产品；其中，所述第一阶段反应中的三氯氢硅流量高于所述第二阶段反应中的三氯氢硅流量。