專利名稱：多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用氫還原爐生產(chǎn)多晶硅的方法，主要涉及一種 多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方法，本發(fā)明尤其適用于太陽能級 多晶硅生產(chǎn)。
技術(shù)背景現(xiàn)有技術(shù)中，采用還原爐生產(chǎn)多晶硅時，都是采用硅芯棒作為發(fā)熱體，并使產(chǎn)品沉積在高溫的純硅芯棒上，初始的硅芯棒直徑為8— 10mm ，而純硅在常溫下導(dǎo)電性能很差，電阻率很大， 一般為數(shù)十到 數(shù)百Q(mào)-cm，只有當(dāng)其本身溫度達到60(TC以上時，其電阻率會下降 到O. 1Q-cm左右，此時常規(guī)電源才能對其加熱，因此使用一般的常 規(guī)電壓不能純硅芯棒載體進行初始啟動發(fā)熱，為解決上述技術(shù)問題， 現(xiàn)有技術(shù)中主要有兩種方案， 一是為克服硅芯棒的冷電阻，對純硅芯 棒加上高電壓使電流強行通過硅芯棒，隨著溫度升高，電阻率逐漸下 降，達到一定溫度后再轉(zhuǎn)入中、低控制電源，即高壓啟動。此種方式 比較直接，但其缺點是高壓電控制設(shè)備比較復(fù)雜，加熱啟動程序也比 較復(fù)雜，導(dǎo)致生產(chǎn)成本大幅度上升；二是采用外來加溫體對硅芯棒進 行烘烤，如在氫還原爐中另外設(shè)置碳棒或鉬條，也有采用等離子電弧 加熱的方式，而這樣的方式都需要另外增加大量設(shè)備和裝置，其加熱 啟動程序也比較復(fù)雜。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)缺陷，提供一種多晶硅氫還原爐 的硅芯棒加熱啟動方法。采用本發(fā)明可以直接在常溫下使用常規(guī)電源 對硅芯棒進行初始加熱啟動，并且不需要增加啟動裝置和設(shè)備，加熱 啟動程序也很簡單。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方法，其特征在于具體步驟為A、 將設(shè)置在氫還原爐中最內(nèi)圈的硅芯棒在制作時加入摻雜劑進 行摻雜處理，得到摻雜硅芯棒，使其電阻率下降至0.05-0.1 Q-cm;B、 將未摻雜的硅芯棒設(shè)置在摻雜硅芯棒的外圈，通入常規(guī)電源對摻雜硅芯棒進行加熱升溫，并隨溫度的升高，對外圈未摻雜硅芯棒進行烘烤；C、 當(dāng)外圈未摻雜的硅芯棒被烘烤，溫度上升至600—65(TC、其 電阻率下降到0.05-0.1 Q-cm時，再對未摻雜的硅芯棒通入常規(guī)電源 進行加熱。所述摻雜劑為三族或五族元素。所述摻雜硅芯棒是指先在直拉爐中用常規(guī)摻雜方法制成電阻率 為0.05-0.1 Q-cm的預(yù)制棒，再將預(yù)制棒在硅芯爐中拉制成為電阻率 為0.05-0.1 Q-cm的硅芯棒。所述未摻雜的硅芯棒是指先在直拉爐中用常規(guī)摻雜方法制成常 規(guī)電阻率的預(yù)制棒，再將預(yù)制棒在硅芯爐中拉制成為常規(guī)電阻率的硅 芯棒。在本發(fā)明中，摻雜劑的種類可以根據(jù)用戶的具體需要加入，在生 產(chǎn)時，只需要使用常規(guī)電源先對慘雜硅芯棒進行加熱，使摻雜硅芯棒 升溫，并對周圍未摻雜的硅芯棒進行烘烤加熱，當(dāng)未摻雜的硅芯棒被烘烤溫度達到600—65(TC、其電阻率就下降到0.05-0.1 Q-cm，此時再對未慘雜的硅芯棒通入常規(guī)電源進行加熱即可。雖然本發(fā)明中由于 有摻雜的硅芯棒，其后期沉積的多晶硅產(chǎn)品的品質(zhì)低于未摻雜的硅芯 棒沉積生產(chǎn)出的多晶硅產(chǎn)品，但目前太陽能級晶硅都是需要摻雜的， 只要事先根據(jù)用戶的需要的種類進行摻雜，并且每爐產(chǎn)品中摻雜硅棒 數(shù)量很少，因此，并不影響絕大多數(shù)產(chǎn)品質(zhì)量和用戶使用。 本發(fā)明的優(yōu)點在于1、 采用先對少數(shù)硅芯棒進行摻雜，降低其電阻率至常規(guī)電源的 使用要求，并將其設(shè)置在還原爐的內(nèi)圈上，用常規(guī)電源對摻雜硅芯棒 進行加熱，利用熱輻射對周圍未摻雜的硅芯棒進行烘烤，使未摻雜的 硅芯棒逐步升溫以降低其電阻率，達到常規(guī)電源的使用要求，這樣就 可以避免對常規(guī)電阻率的硅芯棒強行進行高壓電初期加熱，大大簡化 了高壓電控制設(shè)備，降低了成本。2、 由于目前的多晶硅生產(chǎn)都是采用大爐、多對棒的批量生產(chǎn)， 還原爐內(nèi)都是多圈、多層硅芯棒設(shè)置，本發(fā)明的加熱方式可以進行層 層烘烤加熱，更有利于簡化設(shè)備、節(jié)省投資，從而降低了生產(chǎn)成本。3、 由于本發(fā)明采用的是對硅芯棒直接加熱，層層烘烤的方式， 因此不需要增加其他外來加溫體烘烤裝置，加熱程序也很簡單，有效 降低了設(shè)備和生產(chǎn)成本。4、 雖然本發(fā)明中由于有摻雜的硅芯棒，其后期沉積的多晶硅產(chǎn) 品的品質(zhì)低于未摻雜的硅芯棒沉積生產(chǎn)出的多晶硅產(chǎn)品，但目前太陽 能級晶硅都是需要摻雜，只要事先根據(jù)用戶的需要進行摻雜，并且每 爐產(chǎn)品中摻雜硅棒數(shù)量很少，因此，并不影響產(chǎn)品質(zhì)量和用戶使用。5、 對于常規(guī)加熱電源還可以采用不同檔位之間進行切換的方式 控制，有利于實現(xiàn)電子化控制。
具體實施方式
實施例1:多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方法，其特征在于具體步驟為A、 將設(shè)置在氫還原爐中最內(nèi)圈的硅芯棒在制作時加入摻雜劑進行摻雜處理，得到摻雜硅芯棒，使其電阻率下降至O.lQ-cm;B、 將未摻雜的硅芯棒設(shè)置在摻雜硅芯棒的外圈，通入常規(guī)電源對摻雜硅芯棒進行加熱升溫，并隨溫度的升高，對外圈未摻雜硅芯棒進行烘烤；C、 當(dāng)外圈未摻雜的硅芯棒被烘烤，溫度上升至600°C、其電阻 率下降到0.05 Q -cm時，再對未摻雜的硅芯棒通入常規(guī)電源進行加熱。所述摻雜劑為三族，也可以是五族元素，如硼、磷。 所述摻雜硅芯棒是指先在直拉爐中用常規(guī)慘雜方法制成電阻率 為0.1 Q-cm的預(yù)制棒，再將預(yù)制棒在硅芯爐中拉制成為電阻率為0.1 Q-cm的硅芯棒。所述未摻雜的硅芯棒是指先在直拉爐中用常規(guī)摻雜 方法制成常規(guī)電阻率的預(yù)制棒，再將預(yù)制棒在硅芯爐中拉制成為常規(guī)電阻率的硅芯棒。在本發(fā)明中，摻雜劑的加入量可以根據(jù)用戶的具體需要加入，在 生產(chǎn)時，只需要使用常規(guī)電源先對摻雜硅芯棒進行加熱，使摻雜硅芯 棒升溫，并對周圍未摻雜的硅芯棒進行烘烤加熱，當(dāng)未摻雜的硅芯棒被烘烤溫度達到60(TC、其電阻率就下降到O.lQ-cm，此時再對未摻 雜的硅芯棒通入常規(guī)電源進行加熱即可。 實施例2:多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方法，其特征在于具體步驟為A、 將設(shè)置在氫還原爐中最內(nèi)圈的硅芯棒在制作時加入摻雜劑進 行摻雜處理，得到摻雜硅芯棒，使其電阻率下降至0.05Q-cm;B、 將未摻雜的硅芯棒設(shè)置在摻雜硅芯棒的外圈，通入常規(guī)電源 對摻雜硅芯棒進行加熱升溫，并隨溫度的升高，對外圈未摻雜硅芯棒 進行烘烤；C、 當(dāng)外圈未摻雜的硅芯棒被烘烤，溫度上升至650°C、其電阻 率下降到0.05 Q -cm時，再對未摻雜的硅芯棒通入常規(guī)電源進行加熱。所述摻雜劑為三族，也可以是五族元素，如硼、磷。 所述摻雜硅芯棒是指先在直拉爐中用常規(guī)摻雜方法制成電阻率 為0.05 Q-cm的預(yù)制棒，再將預(yù)制棒在硅芯爐中拉制成為電阻率為 0.05Q-cm的硅芯棒。所述未摻雜的硅芯棒是指先在直拉爐中用常規(guī) 摻雜方法制成常規(guī)電阻率的預(yù)制棒，再將預(yù)制棒在硅芯爐中拉制成為 常規(guī)電阻率的硅芯棒。在本發(fā)明中，摻雜劑的加入量可以根據(jù)用戶的具體需要加入，在 生產(chǎn)時，只需要使用常規(guī)電源先對摻雜硅芯棒進行加熱，使摻雜硅芯 棒升溫，并對周圍未摻雜的硅芯棒進行烘烤加熱，當(dāng)未摻雜的硅芯棒被烘烤溫度達到650°C、其電阻率就下降到0.05Q-cm，此時再對未 摻雜的硅芯棒通入常規(guī)電源進行加熱即可。 實施例3:多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方法，其特征在于具體步驟為A、 將設(shè)置在氫還原爐中最內(nèi)圈的硅芯棒在制作時加入摻雜劑進 行摻雜處理，得到慘雜硅芯棒，使其電阻率下降至0.07Q-cm;B、 將未摻雜的硅芯棒設(shè)置在摻雜硅芯棒的外圈，通入常規(guī)電源 對摻雜硅芯棒進行加熱升溫，并隨溫度的升高，對外圈未摻雜硅芯棒 進行烘烤；C、 當(dāng)外圈未摻雜的硅芯棒被烘烤，溫度上升至630°C、其電阻 率下降到0.07 Q -cm時，再對未慘雜的硅芯棒通入常規(guī)電源進行加熱。所述摻雜劑為三族，也可以是五族元素，如硼、磷。 所述摻雜硅芯棒是指先在直拉爐中用常規(guī)摻雜方法制成電阻率 為0.07 Q-cm的預(yù)制棒，再將預(yù)制棒在硅芯爐中拉制成為電阻率為 0.07Q-cm的硅芯棒。所述未摻雜的硅芯棒是指先在直拉爐中用常規(guī) 摻雜方法制成常規(guī)電阻率的預(yù)制棒，再將預(yù)制棒在硅芯爐中拉制成為 常規(guī)電阻率的硅芯棒。在本發(fā)明中，慘雜劑的加入量可以根據(jù)用戶的具體需要加入，在生產(chǎn)時，只需要使用常規(guī)電源先對摻雜硅芯棒進行加熱，使摻雜硅芯 棒升溫，并對周圍未摻雜的硅芯棒進行烘烤加熱，當(dāng)未摻雜的硅芯棒被烘烤溫度達到630°C、其電阻率就下降到0.07Q-cm，此時再對未 摻雜的硅芯棒通入常規(guī)電源進行加熱即可。 本發(fā)明不限于上述實施方式。
權(quán)利要求
1、多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方法，其特征在于具體步驟為A、將設(shè)置在氫還原爐中最內(nèi)圈的硅芯棒在制作時加入摻雜劑進行摻雜處理，得到摻雜硅芯棒，使其電阻率下降至0.05-0.1Ω-cm；B、將未摻雜的硅芯棒設(shè)置在摻雜硅芯棒的外圈，通入常規(guī)電源對摻雜硅芯棒進行加熱升溫，并隨溫度的升高，對外圈未摻雜硅芯棒進行烘烤；C、當(dāng)外圈未摻雜的硅芯棒被烘烤，溫度上升至600-650℃、其電阻率下降到0.05-0.1Ω-cm時，再對未摻雜的硅芯棒通入常規(guī)電源進行加熱。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方 法，其特征在于所述摻雜劑為三族或五族元素。
3、 多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方法，其特征在于所述 摻雜硅芯棒是指先在直拉爐中用常規(guī)摻雜方法制成電阻率為0.05-0.1 Q-cm的預(yù)制棒，再將預(yù)制棒在硅芯爐中拉制成為電阻率為0.05-0.1 Q-cm的硅芯棒。
4、 多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方法，其特征在于所述 未摻雜的硅芯棒是指先在直拉爐中用常規(guī)摻雜方法制成常規(guī)電阻率 的預(yù)制棒，再將預(yù)制棒在硅芯爐中拉制成為常規(guī)電阻率的硅芯棒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多晶硅氫還原爐的硅芯棒加熱啟動方法。包括硅芯棒摻雜處理，使其電阻率下降至0.05-0.1Ω·cm，通入常規(guī)電源對摻雜硅芯棒進行加熱升溫，并隨溫度的升高，對外圈未摻雜硅芯棒進行烘烤，當(dāng)外圈未摻雜的硅芯棒被烘烤，溫度上升至600-650℃、其電阻率下降到0.05-0.1Ω·cm時，再對未摻雜的硅芯棒通入常規(guī)電源進行加熱。采用本發(fā)明可以直接在常溫下使用常規(guī)電源對硅芯棒進行初始加熱啟動，并且不需要增加啟動裝置和設(shè)備，加熱啟動程序也很簡單。
文檔編號C01B33/00GK101224888SQ20071005031
公開日2008年7月23日 申請日期2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者劉漢元, 戴自忠 申請人:四川永祥多晶硅有限公司