專利名稱：生產(chǎn)均勻多晶硅棒的方法、裝置和cvd-西門子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于多晶硅反應(yīng)器的化學(xué)氣相沉積(CVD)中氣體分配的新方法。特別 地，本發(fā)明涉及用于經(jīng)由氣態(tài)硅烷前體的分解生產(chǎn)多晶硅塊體材料(chunk material)的沿 塊棒長度的氣體分配排氣口設(shè)計和布置。
背景技術(shù)：
經(jīng)由氣態(tài)前體化合物在細(xì)棒基底上的分解生產(chǎn)多晶硅塊體材料是常被稱作“西門 子法(Siemens process) ”的公知的、廣泛使用的方法。西門子法是組合的分解/沉積過 程，包括(1)被合適的包圍體覆蓋的加熱的棒或多個棒(適當(dāng)?shù)幕?，以允許高溫、氣密 操作；(2)用來供料不含雜質(zhì)的期望組成的前體材料或化合物的系統(tǒng)；(3)在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下 加熱所述被包的棒到期望的溫度；(4)通過將氣體適當(dāng)?shù)胤峙湓诮咏谏L的棒附近， 優(yōu)先地在所述棒/基底的被加熱表面上分解所述前體材料；(5)副產(chǎn)物或氣體的回收或處 置；以及(6)在不污染產(chǎn)品的情況下產(chǎn)品的回收。在典型的西門子法和反應(yīng)器中，反應(yīng)物氣體從單個端口 /噴嘴被供料到棒，導(dǎo)致 不均一(uneven)的生長。這種在棒的長度之上不均一的氣體分配進(jìn)一步促使嚴(yán)重的均相 成核(homogeneous nucleation)。這種不均一生長和均相成核促使最終的反應(yīng)器故障。此 夕卜，典型的西門子法反應(yīng)器內(nèi)的棒沒有被單獨隔離。這使得沿正在生長的棒的長度的氣體 的分配非常困難。因此，棒和氣體前體分配之間不均一的輻射熱進(jìn)一步促使了均相成核、較 低轉(zhuǎn)化、較高副產(chǎn)物以及棒上的不均一生長。根據(jù)已知的方法，通過在純的和純化的硅絲的熱表面從所分配的氣體相分解硅的 鹵化物(優(yōu)選的鹵化物是氯化物，四氯化硅和三氯硅烷)，在西門子型反應(yīng)器中，獲得高純 度的圓柱體棒形式的元素純硅。這些化合物在約800°C以上的溫度變得愈加不穩(wěn)定并分解。 異相成核，由此硅沉積，在約800°C開始，并擴(kuò)展到在1420°C的硅的熔點。由于沉積僅在基 底上是有益的，分解室的內(nèi)壁必須不被暴露于熱的氣體，以便沒有貴重的反應(yīng)氣體的浪費。冷卻壁(cooled wall)反應(yīng)器的另一問題是粉末顆粒在反應(yīng)器壁上的熱泳沉積。 這種沉積一般較弱，導(dǎo)致顆粒在氣體料流中的多次再循環(huán)。該沉積的粉末最終變松散并崩 塌到反應(yīng)器中，造成過早損壞。這就是為什么反應(yīng)氣體的循環(huán)和分配非常重要的原因。最頻繁用于高純度硅的制備的硅的鹵化物是四氯化硅和三氯硅烷。當(dāng)與熱的表面 接觸時，這些鹵化物將經(jīng)歷熱解作用，并沉積元素硅。然而，為了獲得合理的且經(jīng)濟(jì)的收率， 過量的氫氣被添加到鹵化硅氣相反應(yīng)進(jìn)料氣體。由于三氯硅烷每單位重量成比例地更高 的硅含量和相對更低的沉積溫度(即更快的動力學(xué))，三氯硅烷將比四氯化硅沉積更多的 硅，并因此是針對用于多晶硅制備的西門子法的優(yōu)選原料。特別地，具有少于三個氯原子的 硅的鹵化物，例如SiH2Cl2和SiH3Cl,在反應(yīng)中消耗每摩爾鹵化硅沉積多得多的硅，但卻并 不實用，因為它們不易得到，并因此在經(jīng)濟(jì)上較不合期望。在任何情況中，收率都不多于約 20%，并且副產(chǎn)物氣體都非常難處理。改進(jìn)沉積速率的另一途徑是使用硅烷和氫的混合物，在此快的動力學(xué)和較低的溫度有助于較快的沉積和較好的轉(zhuǎn)化。例如，硅烷(SiH4)自身作為有效的硅前體且在分子中 沒有氯，改進(jìn)了硅反應(yīng)氣體混合物的硅對氫的比率。硅烷在約400°C以上分解，形成硅和氫。 形成的副產(chǎn)物是可以被容易地再循環(huán)的硅烷和氫。更高的沉積速率和更快的動力學(xué)可能要 求更好的氣體分配，否則，反應(yīng)器將不能正常工作。再一次，更快的動力學(xué)意味著氣體的更 快消耗，導(dǎo)致不均一的沉積，除非新鮮氣體沿棒的生長被均一地分配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā) 明的一個方面在于一種用于生產(chǎn)均勻的多晶硅棒的方法，所述方法包括以下 步驟提供硅棒生產(chǎn)裝置，所述裝置包括反應(yīng)器容器，所述反應(yīng)器容器包含至少一個被夾套圍繞的反應(yīng)室，其中預(yù)加熱流 體在所述夾套中被循環(huán)；一個或更多個電極組件，所述電極組件延伸到所述反應(yīng)室中，其中每個電極組件 包括氣體分配室，所述氣體分配室包括氣體進(jìn)口和沿氣體分配柱的長度分布的一個或 更多個氣體出口；一個或更多個傳熱流體進(jìn)口 /出口 ；以及至少一對硅絲，所述絲在它們的上端以硅橋彼此相連，以形成絲/細(xì)棒組件，每個 絲/細(xì)棒組件包在隔離夾套中；帶硅氣體的源，所述源連接到所述反應(yīng)器容器的內(nèi)部，用于將所述氣體供應(yīng)到所 述反應(yīng)室中，以產(chǎn)生反應(yīng)并通過化學(xué)氣相沉積將多晶硅沉積在所述絲上；傳熱系統(tǒng)，所述傳熱系統(tǒng)被連接到供應(yīng)傳熱流體的帶夾套的反應(yīng)室，以預(yù)加熱所 述反應(yīng)室；以及電源；通過在所述傳熱系統(tǒng)中循環(huán)傳熱流體，預(yù)加熱所述反應(yīng)室到一溫度，在所述溫度 所述硅絲變得更導(dǎo)電；通過施加來自所述電源的電流，加熱所述硅絲到硅沉積溫度；將所述帶硅氣體切向地注入所述氣體分配室和相關(guān)聯(lián)的絲/細(xì)棒組件之間的間 隙；分解至少部分的所述帶硅氣體，以形成硅；以及均勻地將硅沉積在所述硅絲上，以生產(chǎn)多晶硅棒。在一些實施方案中，所述一個或更多個氣體出口在所述氣體分配室的周邊周圍以 90度間隔設(shè)置，所述出口以每90度間隔沿所述氣體分配室的所述長度等距地分布。在一些實施方案中，4個或更多個氣體出口以每90度間隔沿每個氣體分配室的所 述長度設(shè)置。在一些實施方案中，每個所述一個或更多個氣體出口的直徑大體上相等。在一些實施方案中，所述一個或更多個氣體出口與所述氣體分配室成一體。在一些實施方案中，所述一個或更多個氣體出口獨立于所述氣體分配室被支撐。在一些實施方案中，所述方法還包括在注入所述反應(yīng)室中之前預(yù)加熱所述帶硅氣體到所述夾套溫度的步驟。本發(fā)明的另一個方面提供一種用于生產(chǎn)均勻的多晶硅棒的裝置，所述裝置包括

反應(yīng)器容器，所述反應(yīng)器容器包含至少一個被夾套圍繞的反應(yīng)室，其中預(yù)加熱流 體在所述夾套中被循環(huán)；一個或更多個電極組件，所述電極組件延伸到所述反應(yīng)室中，其中每個電極組件 包括氣體分配室，所述氣體分配室包括氣體進(jìn)口和沿氣體分配柱的長度分布的一個或 更多個氣體出口，其中每個氣體出口被取向為將氣體切向地注入所述氣體分配室和相關(guān)聯(lián) 的絲/細(xì)棒組件之間的間隙；一個或更多個傳熱流體進(jìn)口 /出口 ；以及至少一對硅絲，所述絲在它們的上端以硅橋彼此相連，以形成絲/細(xì)棒組件，每個 絲/細(xì)棒組件包在隔離夾套中；帶硅氣體的源，所述源連接到所述反應(yīng)器容器的內(nèi)部，用于將所述氣體供應(yīng)到所 述反應(yīng)室中，以產(chǎn)生反應(yīng)并通過化學(xué)氣相沉積將多晶硅沉積在所述絲上；傳熱系統(tǒng)，所述傳熱系統(tǒng)被連接到供應(yīng)傳熱流體的帶夾套的反應(yīng)室，以預(yù)加熱所 述反應(yīng)室；以及電源。在一些實施方案中，所述一個或更多個氣體出口在所述氣體分配室的周邊周圍以 90度間隔設(shè)置，所述出口以每90度間隔沿所述氣體分配室的所述長度等距地分布。在一些實施方案中，每個所述一個或更多個氣體出口的直徑大體上相等。在一些實施方案中，所述一個或更多個氣體出口與所述氣體分配室成一體。在一些實施方案中，所述一個或更多個氣體出口獨立于所述氣體分配室被支撐。本發(fā)明的又一個方面提供一種化學(xué)氣相沉積_西門子系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括反應(yīng)器容器，所述反應(yīng)器容器包含至少一個被夾套圍繞的反應(yīng)室，其中預(yù)加熱流 體在所述夾套中被循環(huán)；一個或更多個電極組件，所述電極組件延伸到所述反應(yīng)室中，其中每個電極組件 包括氣體分配室；一個或更多個傳熱流體進(jìn)口 /出口；至少一對硅絲，所述絲在它們的上端以硅橋彼此相連，以形成絲/細(xì)棒組件，每個 絲/細(xì)棒組件包在隔離夾套中；帶硅氣體的源，所述源連接到所述容器的內(nèi)部，用于將所述氣體供應(yīng)到所述反應(yīng) 室中，其中所述反應(yīng)室包括一個或更多個分布器位置，以產(chǎn)生反應(yīng)并通過化學(xué)氣相沉積將 硅沉積在所述絲上，由此生產(chǎn)多晶硅的棒；傳熱系統(tǒng)，所述傳熱系統(tǒng)被連接到帶夾套的反應(yīng)室，以預(yù)加熱所述絲/細(xì)棒組件； 以及電源，包括新設(shè)計的氣體分配裝置的改進(jìn)包括氣體進(jìn)口和沿氣體分配柱的長度分布的一個或更多個氣體出口，其中所述一個或更多個氣體出口的每個被取向為將所述帶硅氣體切向地注入所述氣體分配室和相關(guān)聯(lián)的 絲/細(xì)棒組件之間的間隙，以促進(jìn)沿所述硅絲的均勻生長。在一些實施方案中，每個所述一個或更多個出口的直徑大體上相等。在一些實施方案中，所述一個或更多個氣體出口與所述氣體分配室成一體。在一些實施方案中，所述一個或更多個氣體出口獨立于所述氣體分配室被支撐。本發(fā)明的實施方案提供氣體分配機(jī)制，其中氣體被均勻地分配在棒周圍，并且也 沿正在生長的硅棒的長度均勻分配。氣體被切向地引入到室，并在沿生長的硅棒的長度上 升之前被均勻地分配。本發(fā)明的實施方案還在硅濃度因生長而耗盡以及阻止硅棒上均勻生長的點提供 新鮮氣體分配。氣體噴嘴設(shè)計來在硅棒生產(chǎn)裝置中分配氣體。包含至少一個被夾套圍繞的反應(yīng)室 的反應(yīng)器容器，其中預(yù)加熱流體在夾套中被循環(huán)；一個或更多個延伸到反應(yīng)室中的電極組 件，其中每個電極組件包括氣體進(jìn)口、一個或更多個傳熱流體進(jìn)口 /出口、至少一對硅絲， 所述硅絲在它們的上端以硅橋彼此連接，以形成絲/細(xì)棒組件，每個絲/細(xì)棒組件包在隔離 (isolated)夾套中；連接到容器內(nèi)部的帶硅氣體的源，用于將氣體供應(yīng)到反應(yīng)室中以產(chǎn)生 反應(yīng)并通過化學(xué)氣相沉積將多晶硅沉積在絲上，由此生產(chǎn)多晶硅的棒；傳熱系統(tǒng)，所述傳熱 系統(tǒng)被連接到供應(yīng)傳熱流體的帶夾套的反應(yīng)室，以預(yù)加熱沉積細(xì)棒；以及電源。所述創(chuàng)新的方法中額外的步驟包括，在氣體進(jìn)入反應(yīng)室之前，預(yù)加熱用于氣體的 間隙，在此處氣體達(dá)到反應(yīng)供料溫度。這對于消除反應(yīng)室中的任何溫度梯度是必需的，所述 反應(yīng)室包在圍繞單獨的正在生長的棒的柱中。氣體達(dá)到所述溫度所必須的熱通過在圍繞細(xì) 棒/硅絲的傳熱系統(tǒng)中循環(huán)傳熱流體來提供，以及也通過由來自電源的電流加熱的硅絲來 提供。通過本發(fā)明改進(jìn)的多晶硅反應(yīng)器的化學(xué)氣相沉積中氣體分配的方法和噴嘴設(shè)計， 氣體被均勻地分配在棒周圍，并且也沿正在生長的硅棒的長度均勻分配，由此實現(xiàn)均勻生 長的多晶硅棒。


圖1是在創(chuàng)新的方法中使用的用于化學(xué)氣相沉積(CVD)反應(yīng)器的氣體分配室組件 的實施方案的示意性經(jīng)驗視圖，是反應(yīng)器的幾何結(jié)構(gòu)。噴嘴布置和分布也可見于圖中。圖2是針對圖1的氣體分配器/棒室橫截面視圖的實施方案的橫截面示意圖。圖3是有到室壁的開口和沒有到室壁開口的兩種不同的噴嘴設(shè)計，以將氣體注入 群集(cluster)中——此為四個室的群集。圖4是針對全負(fù)載模型運轉(zhuǎn)的實施方案的橫截面示意圖，此處可見均勻的溫度分
布/梯度。 圖5是針對全負(fù)載模型運轉(zhuǎn)的實施方案的橫截面示意圖，此處可見不均勻的速度 分布/梯度——均勻的生長。
具體實施例方式本發(fā)明涉及用于多晶硅反應(yīng)器的化學(xué)氣相沉積(CVD)中氣體分配的新方法。特別地，本發(fā)明涉及用于經(jīng)由氣態(tài)硅烷前體的分解生產(chǎn)多晶硅塊體材料的沿塊棒的長度的氣體 分配噴嘴設(shè)計和布置。本發(fā)明也是用于經(jīng)由氣態(tài)硅烷和相關(guān)氣體前體化合物在細(xì)硅棒基底 上的分解生產(chǎn)多晶硅塊體材料的新方法的一部分。

除非另外指明，本文中所有的量、百分?jǐn)?shù)和比率均以重量計。圖1是在創(chuàng)新的方法中使用的用于針對4個棒的群集(cluster)的化學(xué)氣相沉積 (CVD)反應(yīng)器的氣體分配室組件的實施方案的示意性代表視圖。四個隔離的室包含單獨的 棒，每兩個經(jīng)由橋被連接以完成回路。如在我們較早的發(fā)明中所描述的，外部的室被加熱并 將熱傳到棒，并且棒自身被電力加熱。這些室圍繞氣體供應(yīng)柱或室，如圖中所描繪的那樣。 如在圖中你可以看到的，存在三個不同的層或間隙，以傳遞氣體。來自氣體供應(yīng)柱的外部 間隙、供應(yīng)室和棒室之間的間隙，以及生長室內(nèi)的間隙。外部的層是氣體供應(yīng)柱，所述柱具 有基于操作、流速和濃度的某個尺寸，接著是氣體供應(yīng)柱和棒柱之間的間隙，所述間隙也取 決于許多因素，包括流動、濃度和生長速率。該間隙被常規(guī)地描繪為使得氣體具有充分的時 間以達(dá)到反應(yīng)溫度。在該具體實施例中，4-棒群集系統(tǒng)，氣體被切向地注射到棒柱，使得氣 體將不沖擊到正在生長的棒上，由此產(chǎn)生不均勻的生長。全部4個棒被均勻地并且以相同 的角度注射，用以均勻生長。相同的模式沿生長棒的長度繼續(xù)。無論在哪兒，這都是第一次 在西門子型CVD方法中實現(xiàn)氣體分配。在該生長中，噴嘴是8mm直徑。然而，間隙和噴嘴直 徑可以隨著生長的類型而變化。類似地，噴嘴的數(shù)目也可以隨著濃度、流速和生長速率而變 化。圖2是針對圖1的氣體分配器/棒室橫截面視圖的實施方案的橫截面示意圖。噴 嘴布置和分布也可見于圖中。這是用于分配的典型布置。隨著群集中棒的數(shù)目增加，分布 可以被重排。中心氣體分配柱上的噴嘴切向地注射到生長室和氣體供應(yīng)室之間的間隙中。 該間隙非常重要并且對于均勻生長來說是關(guān)鍵的。該情況中，間隙的寬度如圖中所示出的 是63mm。150mm直徑是有圍繞所述棒的外部加熱的室的最終的棒生長。圖3是有到室壁的開口和沒有到室壁的開口的兩種不同的噴嘴設(shè)計，以將氣體注 射到群集中——此為四個棒室的群集。我們已使用在生長室上有開口或在生長室上沒有開 口的設(shè)計，具有相似結(jié)果。然而，出于制造的便利和泄漏的原因，沒有開口的設(shè)計有優(yōu)勢。圖4是針對全負(fù)載模型運轉(zhuǎn)的實施方案的橫截面示意圖，此處可見均勻的溫度分 布/梯度。驗證我們的設(shè)計的第一個步驟是運行全尺度流動模型，以驗證參數(shù)。流動模型 具有經(jīng)計算的穩(wěn)定態(tài)傳熱和流動特性。分析所述模型的所有可能的傳熱機(jī)制，包括在生長 室中和生長室以外的傳導(dǎo)、對流和輻射。進(jìn)行多物種模擬；CVD模擬包括氣體流動的浮力和 對流的作用。結(jié)果描繪了我們的設(shè)計的準(zhǔn)確性和在正在生長的棒周圍均勻的溫度分布。這 是非常重要的，因為如果氣體物種的濃度不足，則溫度限定生長的均勻度和效率。圖5是針對全負(fù)載模型運轉(zhuǎn)的實施方案的橫截面示意圖，此處可見均勻的速度分 布/梯度——均勻的生長。圖5支持了較早的模型圖4。如果溫度分布是均勻的，如果速度 曲線是均勻的，伴之以受控的氣體濃度，可以以高的效率生長均勻的硅棒。再一次，噴嘴的直徑和柱中的氣體流速是這樣的，以使得所述氣體應(yīng)帶出經(jīng)由均 相成核形成的顆粒。在優(yōu)選的實施方案中，速度被維持，使得氣體應(yīng)帶走經(jīng)由在氣體相中的 均相成核形成的300 μ m以下的顆粒。僅以例證的目的提供以下實施例，而不意圖限制本發(fā)明的范圍。
實施例17mm浮區(qū)硅絲(大致電阻率 200 Ω/cm)、2米長，被插入到包含熱循環(huán)流體的帶夾 套的圓柱形柱中。群集由具有直到150mm的生長潛力的四個棒做成。硅絲端部被安裝在與 從底 板突出的電極相接觸的雙滑入式碳塊上。橋與300mm的有槽細(xì)棒連接。每個環(huán)形柱具 有四個氣體分配噴嘴，所述噴嘴以環(huán)形上升運動的方式沿壁徑向地注射氣體。氣體被注射 到主熱受控的帶夾套柱和分配器柱之間的空間，在該空間，氣體將快速地再一次獲得溫度， 由此避免棒上的冷沖擊和不均一沉積/過早收獲(premature harvesting)。在生長柱的進(jìn) 入點測量的溫度是275°C，該溫度接近于外部夾套溫度，而內(nèi)部氣體溫度與正在生長的棒的 溫度梯度的溫度是一致的。單獨的硅絲被彼此隔絕(insulated)，并被維持在恒定的熱的 280°C溫度，該溫度實質(zhì)上低于硅烷氣體的分解溫度。氣體在棒室中的速度被維持在5英尺 /秒的顆粒末速以上，以避免在反應(yīng)器系統(tǒng)柱中任何均質(zhì)地形成的粉末積聚。氣體和所有均 質(zhì)形成的粉末從底部被排出，并于高溫在袋室中被收集。這避免了在反應(yīng)器室頂部的粉末 積聚以及隨后在操作期間通過重力落下粉末的典型危害，所述危害可能造成短路。生成的 氣體被純化并被再循環(huán)。10 μ m/分鐘以上的棒沉積速率伴之以生長的具有此測量的120mm 有效直徑。在我們其他的試驗中，我們已生長了直到150mm。盡管已在附圖中圖示，并在前面的具體實施方式
中描述了本發(fā)明的方法和裝置的 各種實施方案，將理解，本發(fā)明不限于所公開的實施方案，而是能夠不偏離如本文所闡述的 本發(fā)明的精神有眾多重排、修改和替換。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)均勻的多晶硅棒的方法，所述方法包括以下步驟 提供硅棒生產(chǎn)裝置，所述裝置包括反應(yīng)器容器，所述反應(yīng)器容器包含至少一個被夾套圍繞的反應(yīng)室，其中預(yù)加熱流體在 所述夾套中被循環(huán)；一個或更多個電極組件，所述電極組件延伸到所述反應(yīng)室中，其中每個電極組件包括氣體分配室，所述氣體分配室包括氣體進(jìn)口和沿氣體分配柱的長度分布的一個或更多 個氣體出口 ；一個或更多個傳熱流體進(jìn)口/出口 ；以及至少一對硅絲，所述絲在它們的上端以硅橋彼此相連，以形成絲/細(xì)棒組件，每個絲/ 細(xì)棒組件包在隔離夾套中；帶硅氣體的源，所述源連接到所述反應(yīng)器容器的內(nèi)部，用于將所述氣體供應(yīng)到所述反 應(yīng)室中，以產(chǎn)生反應(yīng)并通過化學(xué)氣相沉積將多晶硅沉積在所述絲上；傳熱系統(tǒng)，所述傳熱系統(tǒng)被連接到供應(yīng)傳熱流體的帶夾套的反應(yīng)室，以預(yù)加熱所述反 應(yīng)室；以及 電源；通過在所述傳熱系統(tǒng)中循環(huán)傳熱流體，預(yù)加熱所述反應(yīng)室到一溫度，在所述溫度所述 硅絲變得更導(dǎo)電；通過施加來自所述電源的電流，加熱所述硅絲到硅沉積溫度； 將所述帶硅氣體切向地注入所述氣體分配室和相關(guān)聯(lián)的絲/細(xì)棒組件之間的間隙； 分解至少部分的所述帶硅氣體，以形成硅；以及 均勻地將硅沉積在所述硅絲上，以生產(chǎn)多晶硅棒。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或更多個氣體出口在所述氣體分配室的周 邊周圍以90度間隔設(shè)置，所述出口以每90度間隔沿所述氣體分配室的所述長度等距地分布。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中4個或更多個氣體出口以每90度間隔沿每個氣體分 配室的所述長度設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中每個所述一個或更多個氣體出口的直徑大體上相等。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或更多個氣體出口與所述氣體分配室成一體。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或更多個氣體出口獨立于所述氣體分配室 被支撐。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在注入所述反應(yīng)室中之前預(yù)加熱所述帶硅氣體到 所述夾套溫度的步驟。
8.一種用于生產(chǎn)均勻的多晶硅棒的裝置，所述裝置包括反應(yīng)器容器，所述反應(yīng)器容器包含至少一個被夾套圍繞的反應(yīng)室，其中預(yù)加熱流體在 所述夾套中被循環(huán)；一個或更多個電極組件，所述電極組件延伸到所述反應(yīng)室中，其中每個電極組件包括氣體分配室，所述氣體分配室包括氣體進(jìn)口和沿氣體分配柱的長度分布的一個或更多 個氣體出口，其中每個氣體出口被取向為將氣體切向地注入所述氣體分配室和相關(guān)聯(lián)的絲 /細(xì)棒組件之間的間隙；一個或更多個傳熱流體進(jìn)口 /出口 ；以及至少一對硅絲，所述絲在它們的上端以硅橋彼此相連，以形成絲/細(xì)棒組件，每個絲/ 細(xì)棒組件包在隔離夾套中；帶硅氣體的源，所述源連接到所述反應(yīng)器容器的內(nèi)部，用于將所述氣體供應(yīng)到所述反 應(yīng)室中，以產(chǎn)生反應(yīng)并通過化學(xué)氣相沉積將多晶硅沉積在所述絲上；傳熱系統(tǒng)，所述傳熱系統(tǒng)被連接到供應(yīng)傳熱流體的帶夾套的反應(yīng)室，以預(yù)加熱所述反 應(yīng)室；以及 電源。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述一個或更多個氣體出口在所述氣體分配室的周 邊周圍以90度間隔設(shè)置，所述出口以每90度間隔沿所述氣體分配室的所述長度等距地分布。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中每個所述一個或更多個氣體出口的直徑大體上相等。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述一個或更多個氣體出口與所述氣體分配室成一體。
12.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述一個或更多個氣體出口獨立于所述氣體分配室被支撐。
13.一種化學(xué)氣相沉積-西門子系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括反應(yīng)器容器，所述反應(yīng)器容器包含至少一個被夾套圍繞的反應(yīng)室，其中預(yù)加熱流體在 所述夾套中被循環(huán)；一個或更多個電極組件，所述電極組件延伸到所述反應(yīng)室中，其中每個電極組件包括氣體分配室；一個或更多個傳熱流體進(jìn)口/出口；至少一對硅絲，所述絲在它們的上端以硅橋彼此相連，以形成絲/細(xì)棒組件，每個絲/ 細(xì)棒組件包在隔離夾套中；帶硅氣體的源，所述源連接到所述容器的內(nèi)部，用于將所述氣體供應(yīng)到所述反應(yīng)室中， 其中所述反應(yīng)室包括一個或更多個分布器位置，以產(chǎn)生反應(yīng)并通過化學(xué)氣相沉積將硅沉積 在所述絲上，由此生產(chǎn)多晶硅的棒；傳熱系統(tǒng)，所述傳熱系統(tǒng)被連接到帶夾套的反應(yīng)室，以預(yù)加熱所述絲/細(xì)棒組件；以及 電源，包括新設(shè)計的氣體分配裝置的改進(jìn)包括氣體進(jìn)口和沿氣體分配柱的長度分布的一個或更多個氣體出口，其中所述一個或更多 個氣體出口的每個被取向為將所述帶硅氣體切向地注入所述氣體分配室和相關(guān)聯(lián)的絲/ 細(xì)棒組件之間的間隙，以促進(jìn)沿所述硅絲的均勻生長。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中每個所述一個或更多個出口的直徑大體上相等。
15.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述一個或更多個氣體出口與所述氣體分配室成一體。
16.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述一個或更多個氣體出口獨立于所述氣體分配室被支撐。
全文摘要
生產(chǎn)均勻多晶硅棒的方法、裝置和CVD-西門子系統(tǒng)。本發(fā)明的方法包括提供硅棒生產(chǎn)裝置，包括包含帶夾套反應(yīng)室的反應(yīng)器容器，其中預(yù)加熱流體在夾套中被循環(huán)，一個或更多個延伸到反應(yīng)室的電極組件，每個電極組件包括氣體進(jìn)口、一個或更多個傳熱流體進(jìn)口/出口和至少一對硅絲，連接到反應(yīng)器容器內(nèi)部的帶硅氣體的源，連接到反應(yīng)室的傳熱系統(tǒng)以及電源；通過在傳熱系統(tǒng)中循環(huán)傳熱流體，預(yù)加熱反應(yīng)室到硅絲變得更導(dǎo)電的一溫度；加熱硅絲到硅沉積溫度；將帶硅氣體切向地注入氣體分配室和相關(guān)聯(lián)的絲/細(xì)棒組件之間的間隙；分解至少部分的帶硅氣體以形成硅；均勻地將硅沉積在硅絲上以生產(chǎn)多晶硅棒。通過該氣體分配機(jī)制生產(chǎn)均勻的多晶硅棒。
文檔編號C01B33/035GK102140678SQ201010593610
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者桑吉夫·拉郝蒂, 維塞爾·雷萬卡 申請人:桑吉夫·拉郝蒂, 維塞爾·雷萬卡