一种区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺的制作方法

本发明涉及多晶硅生产，尤其涉及一种区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺。

背景技术：

1、电子级多晶硅是制造半导体硅片最基础和最主要的原材料之一，可分为电子级区熔用多晶硅和电子级直拉用多晶硅，电子级区熔用多晶硅质量要求更加苛刻。

2、目前区熔用多晶硅原料多采用改良西门子法进行生产，即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。

3、区熔用多晶硅原料的生产工艺与硅芯母料生产工艺类似，硅芯母料的生产是采用高纯三氯氢硅气体和高纯氢气按照一定的配比混合在一起构成原料混合气体，通入还原反应器中，在加热的高纯硅芯上不断沉积，使硅芯的直径逐渐变粗而形成多晶硅棒，然后通过专用的还原工艺，即生产多晶硅棒的基础上，加大氢气与三氯氢硅气体的配比，控制其生长温度在1060-1070度，以降低硅棒生长速率来使硅棒表面均匀、缓慢沉积从而得到符合要求的硅芯母料。

4、区熔用多晶硅原料与硅芯母料可以利用多对棒优势进行联合生产，但目前并未有区熔用多晶硅原料和硅芯母料联合生产的多晶硅工艺系统或者装置。

5、为了解决上述问题，设计了一种区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺。

6、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种区熔多晶硅联合生产工艺与装置，从而有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，包括以下步骤：

3、内环电极安装若干母料硅芯，中环电极和外环电极安装若干区熔硅芯；

4、母料硅芯与区熔硅芯接通相电流，并往还原炉通氢气与三氯氢硅的混合气体；

5、硅芯母料生长到预设直径，dcs程序启动，远程控制降低氢气与三氯氢硅混合气体的配比，同时母料硅芯所通电流在规定时间降低到预设值，内环电极通电断开；

6、区熔硅芯继续通电，区熔用多晶硅原料生长到预设直径，dsc程序启动，远程控制降低氢气与三氯氢硅混合气体的配比，同时区熔硅芯所通电流在规定时间内降低到预设值，中环电极与外环电极通电断开；

7、拆卸还原炉，拆卸生长好的硅芯母料与区熔用多晶硅原料。

8、进一步地，所述降低氢气与三氯氢硅混合气体的配比，通过改变氢气与三氯氢硅气体的进料比实现。

9、进一步地，所述内环电极，所述中环电极与所述外环电极从内向外呈环形排布。

10、进一步地，所述若干母料硅芯组合成若干u型内环发热体，所述若干区熔硅芯组合成若干u型中环发热体与若干u型外环发热体。

11、进一步地，所述内环电极，所述中环电极与所述外环电极设置在底盘的一面上，所述底盘的另一面设置有进气口与排气口；

12、其中，所述底盘与还原炉的炉筒固定连接，且所述炉筒与所述底盘可拆卸开。

13、进一步地，所述炉筒设置有夹套层，所述夹套层通炉筒冷却水，所述炉筒外部设置有进水管与出水管。

14、进一步地，所述夹套层内部设置有若干导流板。

15、进一步地，所述炉筒外部设置有视镜。

16、进一步地，所述母料硅芯与所述区熔硅芯的底端通过石墨座连接到所述底盘的电极上。

17、本发明的有益效果为：通过在内环电极上安装若干母料硅芯，中环电极和外环电极安装若干区熔硅芯，给母料硅芯与区熔硅芯接通不同相电流，电流通过硅芯产生热电效应，通入还原炉内的氢气与三氯氢硅在电热效应产生的热量下，发生化学气相沉积反应，硅芯母料与区熔用多晶硅原料逐渐生长，硅芯母料生长到预设直径，dcs程序控制，降低氢气与三氯氢硅混合气体配比，断开内环电极电流，区熔用多晶硅原料继续生长，待生长到预设直径，dcs程序控制，降低氢气与三氯氢硅混合气体配比，断开中环电极与外环电极的电流，拆卸生长好的硅芯母料与区熔用多晶硅原料。硅芯母料与区熔用多晶硅原料联合生产，节约生产空间，提高资源利用率，节省生产成本；内环电极电流断开后，通入还原炉内的进料气体循环流动更加强劲有力，区熔用多晶硅原料生长环境的气场更加均匀；内环的硅芯母料停止生长后，还原炉内反应气氛的温度也得到降低，避免气氛温度过高，产生雾化现象，并且中环与外环的区熔用多晶硅原料生长的温场也更加均匀，进一步提高区熔用多晶硅原料的品质。

技术特征：

1.一种区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，其特征在于，所述降低氢气与三氯氢硅混合气体的配比，通过改变氢气与三氯氢硅气体的进料比实现。

3.根据权利要求1所述的区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，其特征在于，所述内环电极，所述中环电极与所述外环电极从内向外呈环形排布。

4.根据权利要求1所述的区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，其特征在于，所述若干母料硅芯组合成若干u型内环发热体，所述若干区熔硅芯组合成若干u型中环发热体与若干u型外环发热体。

5.根据权利要求1所述的区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，其特征在于，所述内环电极，所述中环电极与所述外环电极设置在底盘的一面上，所述底盘的另一面设置有进气口与排气口；

6.根据权利要求5所述的区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，其特征在于，所述炉筒设置有夹套层，所述夹套层通炉筒冷却水，所述炉筒外部设置有进水管与出水管。

7.根据权利要求6所述的区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，其特征在于，所述夹套层内部设置有若干导流板。

8.根据权利要求5所述的区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，其特征在于，所述炉筒外部设置有视镜。

9.根据权利要求5所述的区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，其特征在于，所述母料硅芯与所述区熔硅芯的底端通过石墨座连接到所述底盘的电极上。

技术总结
本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种区熔用多晶硅原料联合母料生产工艺，包括以下步骤：内环电极安装母料硅芯，中环电极和外环电极安装区熔硅芯；母料硅芯与区熔硅芯接通相电流，并通氢气与三氯氢硅的混合气体；硅芯母料生长到预设直径，内环电极通电断开；区熔硅芯继续通电，区熔用多晶硅原料生长到预设直径，中环电极与外环电极通电断开；拆卸还原炉，拆卸硅芯母料与区熔用多晶硅原料。本发明中，硅芯母料与区熔用多晶硅原料联合生产，节省生产成本；断开内环电流，进料气体循环流动更加强劲有力，原料生长气场更加均匀；硅芯母料停止生长后，反应气氛温度降低，避免产生雾化现象，原料生长温场更加均匀，改善区熔用多晶硅原料的品质。

技术研发人员：李明峰,吴鹏,高国翔,王海豹,姜浩
受保护的技术使用者：内蒙古鑫华半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8