CN106191994B - 一种消除硅芯异常的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种消除硅芯异常的方法，该方法包括对进入炉内的循环氢进行两步预处理，第一步处理为循环氢进入还原炉前用特殊介孔分子筛对循环氢中的三氯氢硅等大分子进行吸收；第二步处理为在还原炉底盘装有涂覆特殊媒介的内件，经特殊介孔分子筛处理的循环氢进入还原炉内后，循环氢中氮气或氧气逐渐富集在炉底盘附近并与特殊媒介逐渐反应生成氮化物或氧化物外壳；特殊介孔分子筛、特殊媒介和氮化物或氧化物外壳不会对产品质量造成影响，从而能有效地解决硅芯异常问题，提高多晶硅产品质量。

Description

一种消除硅芯异常的方法
技术领域
本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种可以提高多晶硅质量，尤其是通常解决硅芯表面异常的方法。
背景技术
多晶硅是光伏产业的主要原材料，其生产原理是在表面温度1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯含硅反应物(SiHCl3)，使反应生成的硅沉积在硅芯上，而其产品质量的好坏直接影响企业的发展和生存。其中硅芯发生剥离，硅芯表面出现异常物一直是多晶硅行业的难题和研究内容。众所周知，硅芯异常是由多重因素综合作用导致的结果，其中很重要的一个因素就是回收氢中杂质气体的影响。
经一系列处理后得到的循环氢中仍存在微量的杂质气体，如氯硅烷、二氯二氢硅、氮气和氧气等，这些杂质对硅芯的影响也不相同。从氢气置换过程到全部硅芯点亮过程中，还原炉内循环氢中的三氯氢硅等大分子杂质逐渐富集在硅芯根部，在较低的温度下三氯氢硅、二氯二氢硅会发生热分解，形成微硅粉在硅芯表面沉积，导致硅芯根部很容易出现一层很薄的黑黄色的无定形硅；另外，由于循环氢中含有微量氮气和氧气，导致未进料前，高温下氮气和氧气与硅芯发生反应，在硅芯表面形成一层氮化物和氧化物薄膜。无定形硅、氮化物和氧化物薄膜的形成，使多晶硅在生长过程中，硅芯与沉积的硅无法很好地结合，出现硅芯剥离和硅芯异常现象，影响产品质量。因此，迫切需要一种在现有技术上消除硅芯异常的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种易于操作、效果显著的可基本消除硅芯异常的方法，尤其是消除因氢气中杂质气体影响导致硅芯异常的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种消除硅芯异常的方法，其特征在于：该方法包括以下两个步骤：
第一步：在氢气管线上安装一个可更换特殊介孔分子筛装置，该特殊介孔分子筛的孔径小于三氯氢硅分子的动力学直径而大于氧气和氮气分子的动力学直径，当循环氢a通过特殊介孔分子筛时能将其中的三氯氢硅分子杂质吸收，同时让氢气、氮气和氧气通过进入到还原炉内，且分子质量相对较大的氮气和氧气逐渐富集在还原炉的底盘附近；第二步：在还原炉底盘的电极上安装涂覆有一层很薄特殊媒介的内件，使经特殊介孔分子筛处理的循环氢进入炉内后，循环氢中氮气或氧气逐渐富集在炉底盘附近并与特殊媒介逐渐反应生成坚硬的、易与内件分离的氮化物或氧化物外壳。
出炉后，敲击内件表面将反应生成的坚硬氧化物和氮化物外壳敲下。
对残余未敲下的氧化物和氮化物外壳用69％硝酸和49％氢氟酸按3.8:1的体积比制成的混合酸进行腐蚀去除。
进一步地，特殊介孔分子筛的孔径为2-50nm，孔径可调。
进一步地，特殊媒介由硼粉构成，厚度约1-2mm，厚度可调。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
第一，通过对进入炉内的循环氢进行了两步处理，消除不同类型的杂质。进炉前循环氢中的大分子杂质被特殊介孔分子筛除去，这样可以避免循环氢中微量的三氯氢硅和二氯二氢硅聚集在硅芯根部发生热分解，在较低的温度下，在硅芯表面形成一层无定形硅薄膜的情况。进入炉内的氢气中，由于氮气和氧气比较重会集中分布在炉底盘的内件周围，与内件表面的媒介逐渐反应，两步处理法很好的避免了循环氢中杂质气体对硅芯异常的不同影响。
第二，第一步处理采用只允许小分子通过的特殊介孔分子筛处理进炉前的循环氢，能很好的除去循环氢中的大分子杂质，从而避免了硅芯根部出现无定形硅薄膜异常物。
第三，第二步处理采用了特殊媒介与氮气和氧气的反应进行除杂，内件与媒介的氧化物、氮化物的热膨胀系数差异较大，出炉后能很好分离。
附图说明
图1为本发明结构流程示意图。
图中，1为三氯氢硅，2为循环氢a，3为特殊介孔分子筛，4为循环氢b，5为还原炉，6为氢气，7为氮气/氧气，8为涂覆有特殊媒介的内件。
具体实施方式
本实施例中，参照图1，所述可消除硅芯异常的方法，包括以下过程：
在氢气管线上安装一个能定期更换特殊介孔分子筛3的装置，当循环氢a 2通过特殊介孔分子筛3时能将其中的三氯氢硅1、二氯二氢硅等大分子杂质吸收，无法吸收氮气/氧气7。
进入还原炉5内的循环氢b 4中还有微量的氮气/氧气7，由于相对分子质量较大，逐渐富集在炉底盘附近，氢气6则因分子质量较小而上升。
炉底盘的电极上装有表面涂覆一层很薄的特殊媒介的内件8，在一定压力和温度下，特殊媒介对氧气和氮气具有较强的亲和性，能与氧气和氮气逐渐反应生成坚硬的、易与内件分离的氧化物和氮化物壳。
出炉后，将内件表面进行轻轻敲击即可将氧化物和氮化物外壳敲下，难以敲下的外壳再用硝酸和氢氟酸的混合酸进行腐蚀去除。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (5)

1.一种消除硅芯异常的方法，其特征在于：该方法包括以下两个步骤：
第一步：在氢气管线上安装一个可更换特殊介孔分子筛装置，该特殊介孔分子筛的孔径小于三氯氢硅分子的动力学直径而大于氧气和氮气分子的动力学直径，当循环氢a通过特殊介孔分子筛时能将其中的三氯氢硅分子杂质吸收，同时让氢气、氮气和氧气通过进入到还原炉内，且分子质量相对较大的氮气和氧气逐渐富集在还原炉的底盘附近；第二步：在还原炉的底盘安装有涂覆由硼粉构成的媒介的内件，使经特殊介孔分子筛处理的循环氢进入炉内后，循环氢中氮气或氧气逐渐富集在炉底盘附近并与特殊媒介逐渐反应生成氮化物或氧化物外壳。
2.根据权利要求1所述的消除硅芯异常的方法，其特征在于：所述特殊介孔分子筛的孔径为2-50nm，孔径可调。
3.根据权利要求1所述的消除硅芯异常的方法，其特征在于：内件表面涂覆的媒介由硼粉构成，厚度为1-2mm，厚度可调。
4.根据权利要求1所述的消除硅芯异常的方法，其特征在于：出炉后，敲击内件表面，生成的坚硬氧化物和氮化物外壳脱落。
5.根据权利要求4所述的消除硅芯异常的方法，其特征在于：对残余未敲下的氧化物和氮化物外壳用69%硝酸和49%氢氟酸按3.8:1的体积比制成的混合酸进行腐蚀去除。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1403372A (zh) * 2002-10-23 2003-03-19 同济大学 用三氯氢硅和四氯化硅混合源生产多晶硅的方法
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CN102162122A (zh) * 2010-11-26 2011-08-24 亚洲硅业（青海）有限公司 一种p型中低阻硅芯载体的制作方法

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