[发明专利]一种高纯多晶硅生产装置和方法

说明书

为克服改良西门子法硅棒通电加热存在温差，多晶硅生长厚度受限的问题，本发明提供了一种高纯多晶硅生产装置，包括底盘、至少一个硅芯、第一柱面电极板、第二柱面电极板、至少一个等离子加热器和驱动组件，所述底盘设置在所述第一柱面电极板和所述第二柱面电极板之间，所述底盘上设置有至少一个卡槽，所述硅芯设置于所述卡槽内；所述等离子加热器用于喷射携带硅源气体的高温等离子气体，且所述等离子加热器设置于所述驱动组件上，所述驱动组件用于驱动所述等离子加热器以所述底盘的中心轴为轴线转动。同时，本发明还提供了一种多晶硅生产方法，本发明提供的多晶硅生产方法和装置克服了硅棒通电加热存在温差的劣势，摆脱了多晶硅生长厚度的限制。

技术领域

本发明属于多晶硅制备技术领域，具体涉及一种高纯多晶硅生产装置和方法。

背景技术

多晶硅是高科技产品的重要原材料，广泛应用于半导体和光伏行业。目前，多晶硅的工业生产方法主要有改良西门子法、硅烷法和气液沉积法。其中，改良西门子法是国内外生产多晶硅的主要方法，其核心工艺是将三氯氢硅和氢气通入钟罩式多晶硅还原炉，在通电加热至1100℃左右的硅芯/硅棒表面反应沉积生长成多晶硅棒。由于热力学限制，硅棒表面和中心的温差会随着硅棒直径增大而增大。为了使硅棒表面温度维持在1100℃的反应温度，硅棒中心的温度必须远高于1100℃，并且随着硅棒直径增长持续升高，当硅棒中心温度达到硅熔点1410℃时，硅棒会因熔断而不得不停炉。这直接限制了硅棒上多晶硅的生长厚度上限，影响多晶硅产能，也给生产带来了潜在风险。

发明内容

针对现有改良西门子法硅棒通电加热存在温差，多晶硅生长厚度受限的问题，本发明提供了一种高纯多晶硅生产方法及系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种高纯多晶硅生产装置，包括底盘、至少一个硅芯、第一柱面电极板、第二柱面电极板、至少一个等离子加热器和驱动组件，所述底盘设置在所述第一柱面电极板和所述第二柱面电极板之间，所述底盘上设置有至少一个卡槽，所述硅芯设置于所述卡槽内；所述等离子加热器用于喷射携带硅源气体的高温等离子气体，且所述等离子加热器设置于所述驱动组件上，所述驱动组件用于驱动所述等离子加热器以所述底盘的中心轴为轴线转动。

可选的，所述驱动组件包括旋转电机和旋转盘，所述旋转电机与所述旋转盘连接；所述旋转盘设置在所述底盘上方，所述等离子加热器设置在所述旋转盘上。

可选的，所述底盘上设置有一个卡槽，所述旋转盘带动所述等离子加热器以所述底盘的中心轴为轴线，以所述硅芯为起点旋转一周。

可选的，所述底盘上设置有多个卡槽，多个所述卡槽沿所述底盘的径向方向间隔设置；所述旋转盘上设置有多个等离子加热器，多个所述等离子加热器沿所述旋转盘的径向方向间隔设置，多个所述等离子加热器一一对应设置在多个所述卡槽一侧，所述旋转盘带动多个所述等离子加热器以所述底盘的中心轴为轴线，以对应的所述硅芯为起点旋转一周。

可选的，所述底盘上设置有多个卡槽，多个所述卡槽沿所述底盘的周向方向间隔设置；所述旋转盘上设置有多个等离子加热器，多个所述等离子加热器沿所述旋转盘的周向方向间隔设置，多个所述等离子加热器一一对应设置在多个所述卡槽一侧，所述旋转盘带动多个所述等离子加热器以所述底盘的中心轴为轴线，以一个所述硅芯为起点旋转至相邻的所述硅芯处。

可选地，所述底盘上设置有多个卡槽，多个所述卡槽分别沿所述底盘的周向和径向方向上间隔设置。所述旋转盘上设置有多个等离子加热器，多个所述等离子加热器分别沿所述旋转盘的周向和径向方向上间隔设置，多个所述等离子加热器一一对应设置在多个所述卡槽一侧。

可选的，所述等离子加热器包括进气室、等离子体生成室和出射室，所述进气室与所述等离子体生成室连通，所述等离子体生成室与所述出射室连通，所述出射室上设置有喷射口，所述喷射口设置在所述出射室朝向所述硅芯的一侧。