專利名稱：生產(chǎn)多晶硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅的生產(chǎn)方法，更具體地說，涉及用三氯氫硅還原法生產(chǎn) 多晶硅的工藝。
背景技術(shù)：
目前多晶硅的生產(chǎn)方法一般采用西門子改良工藝，將石英砂在電弧爐
中冶煉提純至98%并生成工業(yè)硅，再將工業(yè)硅粉碎并在30(TC左右的條件 下用無水HC1與之在一個流化床反應(yīng)器中反應(yīng)，生成易溶解的SiHCl3，同 時形成氣態(tài)混合物(H2、 HC1、 SiHCl3、 SiCl4、 Si)。對上述氣態(tài)混合物 接著進(jìn)一步提純、分解，凈化提純后的SiHCl3采用高溫還原工藝，以高純 的SiHCl3在H2氣氛中還原沉積而生成多晶硅。
上述化學(xué)氣相沉積過程是在還原爐中進(jìn)行的，該反應(yīng)容器是密封的， 底盤上安裝有出料口和進(jìn)料口以及若干對電極，電極上連接直徑5 10毫 米、長度1.5 2米的硅棒，每對電極上的兩個硅棒又在另一端通過一較短 的硅棒相互連接。由于硅的電阻率較大，只有在對電極施加高達(dá)12kV的 高壓時，硅棒才能被擊穿導(dǎo)電并加熱至1050 110(TC發(fā)生反應(yīng)，使硅在硅 棒上沉積。因此上述生產(chǎn)多晶硅的裝置中，電極上必須連有12kV高壓變 壓器以提供所需的擊穿電壓，而此高壓變壓器的體積占去了整個生產(chǎn)裝置 的三分之二，使整套生產(chǎn)裝置繁瑣。此外，12kV的高壓供電裝置價格昂 貴，耗電過多，并且也不利于安全生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種多晶硅的生產(chǎn)方法，在硅棒中 添加雜質(zhì)以降低硅棒的電阻率，使其能夠在較低的電壓下被擊穿或直接導(dǎo) 電加熱至所需的反應(yīng)溫度。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案用電加熱硅棒，使
SiHCb在H2氣氛中還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積生成多晶硅，所述的硅棒按特定的電阻率要求，事先在高純硅中添加雜質(zhì)，使硅棒的電 阻率降低，提高其導(dǎo)電性。
根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法，在硅棒內(nèi)加入的雜質(zhì)是與多晶硅產(chǎn)品應(yīng)用的 相同的雜質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法，在硅棒內(nèi)加入的雜質(zhì)濃度是與多晶硅產(chǎn)品應(yīng) 用的相同的雜質(zhì)濃度。
根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法，在硅棒內(nèi)加入的雜質(zhì)濃度是產(chǎn)品的所用的不 相同的雜質(zhì)濃度。
本發(fā)明所述的硅棒中添加的雜質(zhì)可以為ni族材料；所述的III族材料 可以為硼。當(dāng)本發(fā)明硅棒中所添加的雜質(zhì)為硼時，其濃度大于4.42X
1012cm-3。
本發(fā)明所述的硅棒中添加的雜質(zhì)還可以為V族的材料；所述的V族材 料可以為磷或砷或銻。
當(dāng)硅棒中添加的雜質(zhì)為砷時，雜質(zhì)濃度大于1.47X1012cm—3; 當(dāng)硅棒中添加的雜質(zhì)為磷時，雜質(zhì)濃度大于1.47X10'2cm—3; 當(dāng)硅棒中添加的雜質(zhì)為銻時，雜質(zhì)濃度大于1.47X1012cnf3。
本發(fā)明上述多晶硅的生產(chǎn)方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有顯著的進(jìn)步。 本發(fā)明的生產(chǎn)方法中，由于在高純硅中添加了雜質(zhì)，使硅棒的電阻率 下降，導(dǎo)電性能提高，因此所需的擊穿電壓下降，避免了使用12kV的高 壓供電裝置，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的生產(chǎn)方法中，在高純硅中添加了雜質(zhì)，使硅棒電阻率下降， 當(dāng)電阻率下降至使硅棒成為導(dǎo)體時，則不需要擊穿的過程，此時只需維持 低至100V 3000V的電壓，硅棒就能導(dǎo)電加熱至所需的反應(yīng)溫度，因此 生產(chǎn)體系中不需要配備高壓擊穿電源裝置，只需使用正常的供電電源，一 方面簡化了生產(chǎn)裝置，另一方面大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)的能耗顯著將 低，同時也提高了生產(chǎn)的安全性。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明多晶硅的生產(chǎn)方法。實施例l:在硅棒中摻雜硼材料。
1) 制作硅棒在高純硅材料中摻雜硼，所制得的硅棒中硼的濃度為
4.42xl012cm-3，電阻率為3000Q.cm;
2) 將硅棒連接在還原爐底板的電極上，用IOOV的電壓對電極通電使 硅棒加熱至1100。C，通過進(jìn)料口通入純化的SiHCl3氣體和H2氣體，SiHCl3 被H2還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積而生成多晶硅。
實施例2:在硅棒中摻雜磷材料。
1) 制作硅棒在高純硅材料中摻雜磷，所制得的硅棒中磷的濃度為
1.47X 1012 cm-3，電阻率為3000￡>cm;
2) 將硅棒連接在還原爐底板的電極上，用IIOV的電壓對電極通電使 硅棒加熱至1100。C，通過進(jìn)料口通入純化的SiHCl3氣體和H2氣體，SiHCl3 被H2還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積而生成多晶硅。
實施例3:在硅棒中摻雜砷材料。
1) 制作硅棒在高純硅材料中摻雜砷，使所制得的硅棒中砷的濃度
為1.47X 10'2 cnf3，電阻率為3000Qxm;
2) 將硅棒連接在還原爐底板的電極上，用IIOV的電壓對電極通電使 硅棒加熱至1100。C，通過進(jìn)料口通入純化的SiHCl3氣體和H2氣體，SiHCl3 被H2還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積而生成多晶硅。
實施例4:在硅棒中摻雜銻材料。
1) 制作硅棒在高純硅材料中摻雜銻，使所制得的硅棒中銻的濃度 為1.47X 1012 cm-3，電阻率為3000Q'cm;
2) 將硅棒連接在還原爐底板的電極上，用IIOV的電壓對電極通電使 硅棒加熱至1100。C，通過進(jìn)料口通入純化的SiHCl3氣體和H2氣體，SiHCl3 被H2還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積而生成多晶硅。
實施例4:在硅棒中摻雜磷材料。
1) 制作硅棒在高純硅材料中摻雜磷，所制得的硅棒中磷的濃度為 4.43X 1013 cm-3，電阻率為100Qxm;
2) 將硅棒連接在還原爐底板的電極上，用220V的電壓對電極通電使 硅棒加熱至IIO(TC，通過進(jìn)料口通入純化的SiHCl3氣體和H2氣體，SiHCl3 被H2還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積而生成多晶硅。實施例5:在硅棒中摻雜硼材料。
1) 制作硅棒在高純硅材料中摻雜硼，所制得的硅棒中磷的濃度為
6.72X 1014cm-3，電阻率為20Q'cm;
2) 將硅棒連接在還原爐底板的電極上，用380V的電壓對電極通電使 硅棒加熱至IIO(TC，通過進(jìn)料口通入純化的SiHCl3氣體和H2氣體，SiHCl3 被H2還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積而生成多晶硅。
實施例6:在硅棒中摻雜砷材料。
1) 制作硅棒在高純硅材料中摻雜砷，使所制得的硅棒中砷的濃度 為2.37X1015cm-3，電阻率為2￡>cm;
2) 將硅棒連接在還原爐底板的電極上，用500V的電壓對電極通電使 硅棒加熱至1100°C ，通過進(jìn)料口通入純化的SiHCl3氣體和H2氣體，SiHCl3 被H2還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積而生成多晶硅。
權(quán)利要求
1.一種多晶硅的生產(chǎn)方法，在還原爐中用電加熱硅棒，使SiHCl3在H2氣氛中還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積而生成多晶硅，其特征在于，在硅棒內(nèi)加入雜質(zhì)，降低電阻率，提高導(dǎo)電性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，在硅棒內(nèi)加入 的雜質(zhì)是與多晶硅產(chǎn)品應(yīng)用的相同的雜質(zhì)材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，在硅棒內(nèi)加入 的雜質(zhì)濃度是與多晶硅產(chǎn)品應(yīng)用的相同的雜質(zhì)濃度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，在硅棒內(nèi)加入 的雜質(zhì)濃度是產(chǎn)品的所用的不相同的雜質(zhì)濃度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的加入硅棒中的雜質(zhì)是m族材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的III族材 料為硼。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的硼的濃 度必須大于4.42X 1012cm-3。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的加入硅 棒中的雜質(zhì)是V族材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的V族材 料是磷或砷或銻。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的砷的濃 度大于1.47X 1012cm_3。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的磷的濃 度大于1.47X 1012cnT3。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的多晶硅的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的銻的濃 度大于1.47X 1012cm—3。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多晶硅的生產(chǎn)方法，用電加熱硅棒，使SiHCl₃在H₂氣氛中還原，所得到的硅在硅棒的表面上沉積生成多晶硅，所述的硅棒按特定的電阻率要求，事先在高純硅中添加雜質(zhì)，降低硅棒的電阻率，提高導(dǎo)電性，使硅棒在較低的電壓下被擊穿或使硅棒不需被擊穿直接導(dǎo)電加熱至所需的反應(yīng)溫度。使用本發(fā)明的生產(chǎn)方法能夠避免使用12kV的高壓電源，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。此外，當(dāng)硅棒電阻率下降至成為導(dǎo)體，則可避免使用擊穿電源裝置，使硅棒在低至100V的電壓下直接導(dǎo)電加熱至反應(yīng)所需的溫度，避免了使用大型的高壓變壓器，簡化了生產(chǎn)裝置，降低了能耗，也提高了生產(chǎn)的安全性。
文檔編號C30B28/14GK101319363SQ200810040240
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者袁建中 申請人:上海通用硅晶體材料有限公司