CN107109641B - 在热分解反应器中利用反射能管理温度分布的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于热分解反应器中的反射表面和包含反射表面的反射器的实施方式。还公开了利用所述反射表面、或包含所述反射表面的反射器来管理在所述热分解反应器中生长的硅棒中的温度分布的方法。所述反射表面被构造成接收从化学气相沉积期间在硅丝上生长的伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体的反射能接收区或第二伸长多晶硅体的反射能接收区，从而向所述反射能接收区增加辐射热能。

Description

在热分解反应器中利用反射能管理温度分布的设备和方法

相关领域的交叉参考

本申请要求2014年12月23日提交的美国临时申请No.62/096,435的权益，所述美国临时申请通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于热分解反应器的反射表面和包含反射表面的反射器，以及在热分解反应器中利用反射表面和/或反射器的方法。

背景技术

在半导体工业中，通常的做法是通过被称为化学气相沉积(“CVD”)的工艺来制造高纯度硅。简而言之，某些具有硅含量的物质在反应室内被加热到高温，导致它们在成为气态的同时经历分解，并产生元素硅。取决于反应室的设计，和它是否另外包含沉积表面，所述元素硅可以作为粉末或作为棒收集。这样的硅经常被称为多晶硅。

广泛实践的常规多晶硅制造方法之一是在热分解反应器中经由多晶硅的化学气相沉积，并通常被认定为西门子法(Siemens method)。在这种方法中，在所述热分解反应器内部，通过分解含硅气体例如三氯硅烷或单硅烷(SiH4)，将多晶硅沉积在高纯度的焦耳或电阻加热的细硅丝上。硅沉积在所述细丝上，由此生长直径逐渐增大的伸长多晶硅体，同时所述多晶硅体维持在升高的温度下，通常从700℃至1200℃。

由于跨所述伸长体的直径和/或所述伸长体的整个长度上的温差，在热分解反应器中生长之后，应力储存在所述伸长多晶硅体中。一旦生长完成，并且所述棒开始冷却，则生长期间温度的差异表现为由于热膨胀系数引起的应力。所储存的应力的量值随直径增加。所述细丝，和在热分解反应器中形成的最终伸长体，通常具有倒U形构造，具有两个竖直部分和所述两个竖直部分的顶端之间的相对水平的桥部分。所述伸长体的两个竖直部分在弯曲、或拐角部分与所述桥连接。因为伸长多晶硅体由于热收缩而缩小，桥部分倾向于与所述伸长体的竖直部分分离。破裂可向下蔓延到所述伸长体的竖直部分，例如200-1000mm的距离。从伸长多晶硅体得到的完好的竖直部分，或棒，由于它们直径均一的长度而具有最大的商业价值。破裂降低了这样的竖直部分的收率。破裂的棒可能不满足消费者的最小长度要求。在一些情况下，由于破裂，产品损失达到50％。因此，需要缓解或控制伸长多晶硅体内的应力，从而缓解或控制由所述应力产生的破裂。

发明内容

本发明公开了反射表面、包含反射表面的反射器、和在热沉积反应器例如西门子型反应器中使用所述反射表面的方法的实施方式。一种装置，其在用于在反应器容器的室中通过化学气相将硅沉积在一条或多条热硅丝上而制造一个或多个伸长多晶硅体的热分解反应器中，所述装置包含位于所述室中的反射器，所述反射器具有至少一个反射表面。所述反射表面被构造成接收从化学气相沉积期间在硅丝上生长的伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体的反射能接收区或第二伸长多晶硅体的反射能接收区，从而向所述反射能接收区供应辐射热能。在一个实施方式中，所述反射表面是反射器的表面。在另一种实施方式中，所述反射表面作为所述反应器内部的组件例如喷嘴、管子、热交换器、管件、室壁等的整体部分被提供。在一些实施方式中，所述反射表面被构造成将被反射的辐射热能引向反射能接收区处的多晶硅体表面上的三维表面、二维面积、点、或线。

所述反射表面可以是凹面并可以是抛物面、球面、渐细柱面或柱面的一部分的形状，所述柱面具有的纵轴与所述伸长多晶硅体的能量发射区的纵轴不平行。在一些实施方式中，所述反射表面是实质上光滑的，具有平均幅度小于3mm的任何表面不平度。

在一些实施方式中，所述反射表面或包含所述反射表面的反射器由在反应器操作期间不放出包含III族元素、V族元素、金属、氧或碳的化学物质的材料建造；所述反射器由发射率<0.5的材料建造，或镀有所述材料；或其组合。在某些实施方式中，所述反射表面和/或所述反射器由以下材料建造、或镀有以下材料：镍、镍合金、不锈钢、钼、钼合金、钨、钨合金、钴、钴合金、钛、钛合金、金、金合金、银、银合金、钽、或钽合金。

在一些实施方式中，所述反射器的下表面限定了一个或多个凹陷，其被构造成接纳结构的一个或多个突起，在所述结构上定位有所述反射器的，所述反射器还包含被所述反射器的部分下表面和后表面限定的腔，和/或所述反射器的表面包含一个或多个部件以促进所述反射器在所述热分解反应器内部的定位、对准、或定位和对准。

当所述反应器含有多于一个的伸长多晶硅体时，所述反射器还可以具有第二反射表面来接收在化学气相沉积期间来自第二伸长多晶硅体的能量发射区的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第二伸长多晶硅体的反射能接收区或所述室内其他伸长多晶硅体的区域，其中所述其他伸长多晶硅体是所述热分解反应器内的所述第一伸长多晶硅体或第三伸长多晶硅体。

在一些实施方式中，所述反应器容器包含相邻的第一和第二管，其被构造成接纳在包含两条竖直硅丝和一条水平硅丝的倒U形硅丝上通过化学气相沉积生长的所述伸长多晶硅体的第一竖直部分和第二竖直部分，并且所述伸长多晶硅体在所述伸长多晶硅体的所述第一竖直部分和第二竖直部分之间具有一个或多个弯曲部分，该弯曲部分位于所述第一和第二管的外面。在这样的实施方式中，可以定位所述反射器，致使所述反射表面被定位成(i)接收从所述化学气相沉积期间形成的所述伸长多晶硅体的能量发射区发射的至少一些辐射热能和(ii)将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述反射能接收区。在一种实施方式中，所述能量发射区是所述伸长多晶硅体的第一竖直部分的一部分表面，而所述反射能接收区是所述伸长多晶硅体的一部分表面，该部分在所述伸长多晶硅体的弯曲部分处或附近。在一种独立的实施方式中，所述能量发射区是所述伸长多晶硅体的弯曲部分或水平部分的一部分表面，该水平部分在所述第一竖直部分和第二竖直部分之间，而所述反射能接收区是所述伸长多晶硅体的第一竖直部分或第二竖直部分的一部分表面。在另一种独立的实施方式中，所述反射表面是所述第一管的整体部分并且位于上缘处，所述反射表面以接收从所述化学气相沉积期间生长的所述伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能来取向，其中所述能量发射区是所述伸长多晶硅体的第一竖直部分的一部分表面。

用于制造伸长多晶硅体的热分解反应器的实施方式包含：(i)反应器容器，其具有限定室的壁、让气体进入所述室的进气口、和将气体排出所述室的出气口；(ii)所述室中的硅丝；(iii)用于加热所述硅丝的能量源；(iv)与所述反应器容器的进气口流体连接的含硅气体源，其中所述含硅气体是能够在升高的温度下分解以通过化学气相沉积在所述硅丝上沉积硅并生长伸长多晶硅体的气体；和(v)位于所述室中的至少一个反射表面，所述反射表面被构造成接收从化学气相沉积期间生长的所述伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体的反射能接收区或所述室内第二伸长多晶硅体的区域。所述反射表面可以在所述室内的组件上形成并且是所述组件的整体部分，或者所述反射表面可以由如本文中公开的包含所述反射表面的反射器提供。

伸长多晶硅体的制造方法的实施方式包括在反应容器的室中通过化学气相沉积在一条或多条加热的热硅丝上沉积硅以生长一个或多个伸长多晶硅体，并且在所述沉积期间，定位在所述反应室内的一位置处的第一反射表面反射辐射热能，致使所述第一反射表面接收从第一伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第一伸长多晶硅体的反射能接收区或第二伸长多晶硅体。在一些实施方式中，提供所述反射表面包含提供如本文中公开的包含所述反射表面的反射器。在某些实施方式中，所述反射表面形成为所述室内的组件例如管子、喷嘴、热交换器、管件、室壁等的整体部分。所述反射表面可以是凹面并可以是抛物面、球面、渐细柱面或柱面的一部分的形状，当所述反射表面设在所述室内的所述位置处时，所述柱面的具有的纵轴与所述第一伸长多晶硅体的能量发射区的纵轴不平行。

在一种实施方式中，所述能量发射区和反射能接收区在所述第一伸长多晶硅体上，其中所述能量发射区是比较热的区域，而所述反射能接收区是比较凉的区域，并且所述方法还包括将所述反射表面定位在所述室内的一位置处，致使从所述能量发射区被接收并被反射到所述反射能接收区的辐射热能减小所述伸长多晶硅体内的温度梯度。在一种独立的实施方式中，(i)所述能量发射区是所述第一伸长多晶硅体的竖直部分的一部分表面，(ii)所述反射能接收区是所述伸长多晶硅体的一部分表面，该部分在所述第一伸长多晶硅体的弯曲部分处或附近，和(iii)所述温度梯度在所述弯曲部分内，并且所述方法还包括将所述反射表面定位在所述室内的一位置处，致使所接收的辐射热能会聚性地反射到所述反射能接收区。在另一种独立的实施方式中，所述方法还包括将所述反射表面定位在所述室内的一位置处，致使所述反射表面位于(i)生长所述第一伸长多晶硅体的热硅丝上方或(ii)所述室内的第一管对的上缘上，其中所述第一管对包含相邻的第一和第二管，所述第一和第二管被构造成接纳从包含两条竖直硅丝和一条水平硅丝的第一倒U形热硅丝生长的第一伸长多晶硅体的第一竖直部分和第二竖直部分，所述水平硅丝位于所述第一管和第二管的外面。当所述反射表面位于上缘时，所述反射表面可以是所述上缘的整体部分。

所述方法还可以包括在所述室内的一位置处提供第二反射表面，致使所述第二反射表面接收在所述化学气相沉积期间从所述第一伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第一伸长多晶硅体的反射能接收区。

在一些实施方式中，所述室包含第一管对，其包含相邻的第一管和第二管，所述第一管和第二管被构造成接纳包含两条竖直硅丝和一条水平硅丝的第一倒U形热硅丝的第一竖直部分和第二竖直部分，所述水平硅丝位于所述第一管和第二管的外面，并且所述方法还包括定位所述反射表面和第二反射表面，致使所述反射表面和第二反射表面位于所述水平硅丝上方或者直接或间接位于所述第一管对的上缘上。

在一些实施方式中，在所述室中通过化学气相沉积生长第二伸长多晶硅体，并且所述方法还包括在所述室内的一位置处提供第二反射表面，致使所述第二反射表面接收从第二伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第二伸长多晶硅体的反射能接收区或所述室内的其他伸长多晶硅体的区域，其中所述其他伸长多晶硅体是所述热分解反应器内的所述第一伸长多晶硅体或第三伸长多晶硅体。

在任何一个或所有上述方法中，所述反射表面是反射器的表面或所述室内的组件的整体部分，并且所述第二反射表面，如果存在的话，独立地是所述反射器的第二表面、第二反射器的表面、或所述室内的组件的整体部分。

在一些实施方式中，减轻在热分解反应器中制备的伸长多晶硅体的层裂形成的方法包括：在反应容器的反应室中通过化学气相沉积在一条或多条加热的热硅丝上沉积硅以生长一个或多个伸长多晶硅体，并且在所述沉积期间，用如本文中公开的装置将从所述一个或多个伸长多晶硅体的能量发射区发射的至少一部分辐射热能反射到所述一个或多个伸长多晶硅体的反射能接收区，从而与在没有所述装置时在热分解反应器中制造的伸长的多晶硅体相比，减少了所述伸长多晶硅体中的层裂形成。

从参考附图进行的以下详述描述中，本发明的上述和其他目的、特征、和优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1是示意性纵向截面图，显示了用于通过从含硅气体沉积硅来制造伸长多晶硅体的热分解反应器。

图2是沿图1的2--2线获取的截面图，显示了多晶硅体在已经生长到直径大于150mm后它的横截面。

图3是示例性的反射器从前上方观察的斜视图。

图4是示例性反射器的底部平面图。

图5是图4的反射器从后下方观察的斜视图。

图6是图4的反射器从后上方观察的斜视图。

图7是用于热分解反应器中的组件的示意性斜视图，所述组件具有整体的反射表面。

图8是热分解反应器内部的部分示意性斜视图，所述反应器包含具有反射性抛物面的示例性反射器。

图9是热分解反应器内部的部分示意性斜视图，所述反应器包含具有反射性柱面的示例性反射器。

图10是用于热分解反应器中的组件的示意性斜视图，所述组件具有安装在所述组件的上表面上方的反射器。

图11是用于热分解反应器中的组件的示意性斜视图，所述组件包含用来接纳反射器的突起或销。

图12是用于热分解反应器中的管对的示意性斜视图，所述管对具有上缘，反射器安装在所述上缘上或上方。

图13是示例性热分解反应器容器的部分示意性斜视截面图，所述反应器容器包括经由延长器安装到所述反应器容器的盖子上的反射器。

图14是在热分解反应器中生长的伸长多晶硅体的示意性立视图。

图15是含有示例性反射器的热分解反应器内部的部分示意性斜视图，所述反射器被定位成接收从伸长多晶硅体的竖直区的一部分表面发射的辐射热能并将至少一部分所接收的能量反射到所述伸长多晶硅体的弯曲部分的外表面。

图16是含有示例性反射器的热分解反应器内部的部分示意性斜视图，所述反射器被定位成接收从伸长多晶硅体的竖直区的一部分表面发射的辐射热能并将至少一部分所接收的能量反射到所述伸长多晶硅体的弯曲部分的内表面。

图17是含有示例性反射器的热分解反应器内部的部分示意性斜视图，所述反射器被定位成接收从伸长多晶硅体的竖直区的一部分表面发射的辐射热能并将至少一部分所接收的能量反射到所述伸长多晶硅体的弯曲部分的侧表面。

图18是含有两个示例性反射器的热分解反应器内部的部分示意性斜视图，所述反射器被定位成接收从伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的能量反射到所述伸长多晶硅体的反射能接收区。

图19是图18的含有所述两个示例性反射器和伸长多晶硅体的热分解反应器内部的顶视平面图。

图20是包含具有两个反射表面的示例性反射器的热分解反应器内部的部分示意性斜视图，所述两个反射表面被定位成接收从相邻的第一和第二伸长多晶硅体的竖直区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的能量反射到所述第一和第二伸长多晶硅体的弯曲部分。

具体实施方式

公开了包含反射表面的反射器和在热沉积反应器例如西门子型反应器中使用反射表面的方法。在包括所述反射器的反应器中制造的伸长多晶硅体具有较低的沿所述多晶硅体的长度向下破裂的倾向。在伸长多晶硅体是U形的一些情况下，所述U形具有两个竖直部分、水平的桥部分、和所述水平的桥部分与所述竖直部分相连接的弯曲部分，所述伸长多晶硅体很可能通过所述弯曲部分破碎。

I.定义和缩写

提供以下的术语和缩写的解释来更好地描述本公开并在本公开的实践中引导本领域普通技术人员。用在本文中时，“包含”意味着“包括”，并且不带数量指示的指称物包括复数指称物，除非上下文明确地另有指示。术语“或”是指所陈述的供选要素的单个要素或者两个或更多个要素的组合，除非上下文明确地另有指示。

除非另有解释，在本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。虽然与本文中所述的相似或等效的方法和材料可用于本公开的实践或检验，但合适的方法和材料在下面描述。所述材料、方法和实例仅仅是说明性的而不打算是限制性的。本公开的其他特征将从下面的详述描述和权利要求中显而易见的。

为了便于评审本公开的各种实施方式，提供了以下的专用术语解释：

伸长多晶硅体：用在本文中时，术语“伸长多晶硅体”可以是指实质上线性体，例如多晶硅棒，或是指包括两个竖直部分和连接所述两个竖直部分的水平桥部分的U形多晶硅体。

发射率：发射率是表面发射热辐射的效率的量度。数学上，发射率是在相同温度下来自表面的热辐射与来自理想黑体表面的辐射的比率。所述比率从0到1不等。发射率为1表明所有入射光被完全吸收。反光好的镜样金属表面具有低发射率。例如，抛光的银表面在接近室温(20-23℃)的发射率约0.02。

形态：在本文中相对于通过化学气相沉积法例如西门子法制造的伸长多晶硅体使用时，术语“形态”是指所述多晶硅体中的缺陷，例如，裂纹、应力线和/或变形。在一些实例中，形态是指所述多晶硅体的弯曲部分处的缺陷。所述缺陷可以在所述多晶硅体上产生变形表面。形态可以通过程度分类，例如，轻微、轻度、重度等。或者，所述形态的程度可以赋予数字分类，例如，在0到10的尺度上，其中0表明无缺陷，1表示轻微的形态，5表示中度形态，和10表示重度形态。

光功率：用在本文中时，术语“光功率”是指反射表面会聚反射的辐射热能的程度。光功率是所述反射表面的焦距的倒数–P＝1/f，其中f是以米计的焦距。

辐射热能：电磁波的能量，例如热辐射。

区：用在本文中时，术语“区”是指多晶硅体的一部分或体积。

层裂(spall)：用在本文中时，术语“层裂”是指在通过化学气相沉积法例如西门子法制造的伸长多晶硅体中由于应力(例如热应力)形成的裂纹或破裂。层裂可以通过严重程度来表征，所述严重程度例如通过裂纹向下蔓延到倒U形多晶硅体的竖直部分的距离来确定。层裂可以表征为轻微、中度或重度。或者，层裂可以按数字尺度表征，例如0至15，其中0表示没有层裂，1表示轻微的层裂，5表示层裂延伸所述竖直部分长度的1/5，10表示层裂延伸所述竖直部分长度的1/3，和15表示层裂延伸所述竖直部分长度的1/2。

II.伸长多晶硅体制造

伸长多晶硅体可以通过在热沉积反应器、例如西门子型反应器中通过化学气相沉积制造。一种示例性的热分解反应器在美国专利No.6,221,155中描述，其相关部分通过引用并入本文中并在图1中显示。反应器容器包括盖子或钟罩1和底板2，它们搭配在一起提供限定室的气密性壁。在盖子1和底板2限定的柱形空间内部提供分隔构件4，其是具有冷却水进水管5和出水管6的热交换器或水套并且被成形为限定多个反应室3。

盖子1是至少部分中空的并充当水冷却的热交换器或冷却套。在所述盖子区段中提供了冷却水进口1c和冷却水出口1d。从进口1c移动到出口1d时，冷却水流过所述盖子的内和外壁之间的空间。电极9从下方通过绝缘构件8的中间延伸过底板2，并被布置在相当于反应室3中心的位置。卡盘10附着于电极9的末端，所述电极通过进水和出水冷却管7水冷。流过所述水冷却套的水可以被其他流体冷却或加热介质代替。

反应性气体输送管、或进气口11从下面向上延伸通过底板2并连接多个气体喷嘴13，所述气体喷嘴沿反应室3间隔开以分配含硅气体，例如单硅烷气体。排气管、或出气口16用于除去用过的反应性气体。可以提供穿透盖子1和它的冷却套的观察窗12，以便能够在沉积过程期间观察多晶硅体14。一个或多个传感器23，例如高温计(未显示)，可以用于监测在所述反应器中生长的多晶硅体的表面温度。

一个或多个能量源与电极9连接，将电流通过多晶硅体14以加热所述多晶硅体。图1中显示的示例性系统包括低频电源20、高频电源21、和适合于将电源20、21之一或另一个与电极9连接的开关22。或者，电源20、21可合并成单个变流电源(未显示)，其具有整体的转换电路并能够在低和高频二者下操作。

硅丝17定位在反应室3中并由卡盘10夹持它们的下端。在图1的示例性布置中，两个硅丝17在它们的上端通过水平硅丝或桥18互相连接，以提供在其上形成伸长多晶硅体14的U形丝。冷却水通过盖子1循环。

因为硅在环境温度下不是充分导电的，所以硅丝17可以预热到期望的温度，通常至少200℃，以增加它们的导电率。所述预热丝的表面然后可通过电极9向所述丝供电而维持在升高的温度下，这样所述表面可充当硅沉积表面。如Yatsurugi的美国专利No.4,150,168中所述，预热可通过底板2中的进口15供应一股热的惰性气体来实现。预热也可以通过操作所述反应器内部的辐射热源(未显示)来实现。

所述丝也可以通过电极9向其直接供应低频交流电流来预热，如美国专利No.4,150,168中所述，但在高电压下。例如，可以通过在60Hz频率下施加高达30,000伏的电压来加热丝。在所述硅加热超过200℃的温度后，它的电阻随着温度增加而降低，这样它“突然变得导电”。在该时点，所述电压可降至约3,000V并调节所述60Hz电流以提供在600℃至1200℃范围内的期望的硅沉积表面温度。硅烷气体，例如单硅烷气体，通过气体管11和气体喷嘴13进给到所述反应器中。在被硅起动丝17加热的反应室3内部上升的同时，所述气体反应，在所述硅起动丝17的表面上沉积多晶硅19。沉积的硅积累而生长伸长多晶硅体14。各起动丝17由此提供初始的硅沉积表面，而在硅沉积在所述丝上之后，所述沉积硅的外表面充当沉积表面。用单硅烷气体，当在所述多晶硅体上沉积硅期间，生长中的多晶硅体的沉积表面维持在约850℃的温度下时，得到希望的结果。向上吹出反应室3的反应性气体通过排气管16除去。在生长中的多晶硅体尚小的时候，电流可低到20amp。随着所述多晶硅体直径增大，在所需电压降低的同时，将所述硅沉积表面保持在恒温下所需的电流稳定增加。

在一些时点，通过测量一个或多个参数例如消逝时间、电流消耗、产物属性例如直径、表面温度等确定，可以关闭所述60Hz电流，例如通过开关22的自动操作，并且所述伸长多晶硅体可以通过高频电源21供给的高频电流进一步维持在期望的温度下。

通过多晶硅体的加热电流因为“趋肤效应”迁移到所述多晶硅体的表面。为了最好地利用趋肤效应，所述电源可以被构造成输送电流，致使至少约70％的电流集中在图2中显示的多晶硅体26的环形外区，该外区是正在反应器中生长的多晶硅体的半径的外15％。较少量的电流流过所述多晶硅体的位于外区26内部的芯或内区28

其他构造也可适合于通过CVD生长伸长多晶硅体。例如，所述反应器容器可以不包括如图1所示的反应室3。在一些实施方式中，硅丝17并不如图1所示通过桥部分连接。

随着伸长多晶硅体生长，应力储存在所述多晶硅体内。内应力是通过，例如，在CVD期间跨所述多晶硅体的直径的温度变化所引起的。在CVD期间，所述多晶硅体的芯中的温度可以比表面温度高20-100℃。特别是在所述弯曲部分，在冷却时较热的区段将比较凉的区段收缩更多，导致层裂和破裂。当制作大直径的伸长多晶硅体(例如≥130mm直径，例如≥150mm直径)时，可以利用较慢的生长速率条件来最小化粉末掉落的风险(即，形成硅粉和/或粉团而不是多晶硅体生长)。不希望受特定工作原理的束缚，然而，所述较慢的生长速率条件可减少弯曲部分形态并增加所述多晶硅体内的内应力。形态或缺陷的缺乏，与由于直径增加引起的内应力升高相结合，增加了层裂并导致伸长多晶硅体价值降低。向下蔓延到所述多晶硅体的竖直部分的破裂是特别令人担心的。控制所述升高的内应力是困难的。例如，增加生长速率来增加形态可能产生不太理想的产物和/或增加粉末掉落的概率，其又造成产物由于疣状物(即，粘附在所述多晶硅体的竖直部分上的粉末团块造成的突起)而脱落。

III.反射器

本文中公开了用于热分解反应器中的反射器的实施方式。在一些实施方式中，所述反射器可用于管理热分解反应器中通过化学气相沉积在硅丝上生长的伸长多晶硅体内的温度分布。反射器100具有至少一个反射表面110，其被构造成接收从生长中的多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能引导到所述伸长多晶硅体的反射能接收区或所述反应器内的其他伸长多晶硅体，从而管理所述伸长多晶硅体的温度分布(图3)。在一些实施方式中，所述能量发射区和所述反射能接收区不是共同扩张的。所述反射表面可以具有光功率。在一些实施方式中，所述反射表面具有10-50cm的焦距，例如15-40cm的焦距，提供从20至100m^-1、或从25至67m^-1的光功率。

在一些实施方式中，所述反射表面110是凹面并且是抛物面、球面、渐细柱面(即锥形)或柱面的一部分的形状。所述抛物面反射表面可以通过重叠多于一个抛物面来定制计划的电磁辐射起点和终点而设计。在一些实施方式中，所述抛物面反射表面可以合并有散光，也就是说：表面在两个正交轴上有不同的光功率。例如，在图3中，反射表面110具有沿第一轴A1的第一抛物面曲率和沿第二轴A2的第二抛物面曲率。所述第一和第二抛物面曲率可以具有彼此相同或不同的光功率。

在一些实施方式中，反射器100具有第二反射表面120，其被构造成接收从第二多晶硅棒的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能引导到所述第二多晶硅棒的反射能接收区或其他多晶硅棒的区域。所述第二反射表面120也可以是凹面并且是抛物面、球面、渐细柱面或柱面的一部分的形状。反射表面110、120独立地是抛物面、球面、渐细柱面或柱面的凹面部分，其可以是彼此相同或不同的。在一种实施方式中，反射表面110、120彼此是镜像并具有相同的光功率。在另一种实施方式中，反射表面110、120具有不同的构造并且不具有相同的光功率。本领域普通技术人员了解所述反射器的实施方式可包括一个或多个附加的反射表面，致使所述反射器具有3、4或更多个反射表面。

反射器100的表面，例如所述反射器的上表面130，可以包括一个或多个部件132、134，其便于反射器100在使用之前对准和/或定位。所述反射器的对准和/或定位也可以包括在所述热分解反应器中固定反射器100。在一些实施方式中，为了操作者的安全性，所述反射器的边缘和角(例如角115)可以是浑圆的或方形的。反射器100的表面，例如所述反射器的下表面140，可以包括一个或多个凹陷，例如图4和5中显示的凹陷150、152。凹陷150、152可以用于将反射器100在接纳所述反射器的表面上的一个或多个止动销上定位和/或对准。在一种实施方式中，所述凹陷包括在所述凹陷的内壁上的内螺纹，所述止动销包括尺寸上合作以与所述凹陷的内螺纹啮合的外螺纹。或者，可以利用其他固定机构(例如焊接、粘合剂等)来对准和保持所述反射器。

在所述反射器的表面中可以形成缺口或腔。在图4-6的实施方式中，在反射器100的下表面140和后表面170中设有矩形腔160。所述腔160是能够容纳工具或操作者的手指以便于操纵和定位所述反射器100的夹持腔。

在某些实施方式中，所述反射器不是独立装置，而是反射表面110形成为另一个有所述室的反应器组件的整体部分。例如，图7示出了具有上表面310的反应器组件300。反射表面110在反应器组件300形成时形成，或者它可以随后机械加工到所述反应器组件中。

以下反射表面特性的讨论参考反射表面110进行。然而，应该了解，对反射表面110描述的特征也可适用于反射表面120。如果所述反射器具有超过两个反射表面，则对反射表面110描述的特征可适用于每个反射表面。

在一些实施方式中，反射表面110是形状为抛物面P的一部分的凹面。反射表面110接收从伸长多晶硅体200的能量发射区210发射的辐射热能。在图8的实施方式中，能量发射区210是多晶硅体200的第一竖直部分204的一部分表面。在一些实施方式中，所述抛物面P具有顶点V、焦点F、和抛物面对称轴AS，所述抛物面对称轴偏离反射表面110的中点112(其中，参考图3，所述中点与反射器表面110的侧边缘111a和111b等距离)并平行于反射表面110的中点112和多晶硅体200的反射能接收区220的中心222之间的线L1，其中中心222被定义为所述反射能接收区上被线L1相交的点，所述线L1延伸到反射表面110的中点112。在某些实施方式中，L1可以延伸到反射表面110上不同于中点112的点，或者可以完全不相交反射表面110。在图8的实施方式中，反射能接收区220是多晶硅棒200的弯曲部分250的一部分表面。

焦点F1可以超出反射能接收区220，或在反射器表面110和反射能接收区220之间。当焦点F1不在反射能接收区220上时，所述反射能不聚焦在反射能接收区220上的点或线处。相反，所述反射能撞击反射能接收区220上作为接收带224的三维表面，其中接收带224的尺寸基于焦点F1和伸长多晶硅体200随着在所述CVD过程期间生长它的直径逐渐增大而变化。在图8的实施方式中，焦点F1超出反射能接收区220。在一些实施方式中，在CVD之前或期间的时点，焦点F1可以在反射能接收区220上。因为所述伸长多晶硅体的直径在CVD期间增大，焦点F1在整个CVD期间不会停留在弯曲部分250的表面上。当焦点F1在反射能接收区220上时，所述反射能将聚焦在所述反射能接收区上的点或线处。顶点V可以或可以不作为反射表面110上的点包含。图8所示的实施方式中，顶点V不在反射表面110上。

当反射表面110是柱面的凹面部分时，所述柱面的纵轴与所述伸长多晶硅体的能量发射区的纵轴不平行。例如，在一些实施方式中，伸长多晶硅体200包含第一竖直部分204并且能量发射区210是所述竖直部分204的一部分表面。在这样的实施方式中，当反射表面110是柱面的凹面部分时，所述柱面的纵轴A3与所述伸长多晶硅体200的第一竖直部分204的纵轴A4不平行(图9)。可以选择轴A3相对于纵向的角度θ，以提供对于从能量发射区210接收的辐射热能的理想反射角α。因此，反射表面110将至少一部分所接收的辐射热能反射到能量发射区210以外的位置。

在一种独立的实施方式(未显示)中，构造和/或定位所述反射表面，致使至少一部分所接收的辐射能反射回到所述能量发射区。换句话说，所述能量发射区和反射能接收区在这种实施方式中是同一区。

有利地，反射表面110是实质上光滑的，任何表面不平度的平均幅度小于3mm，例如平均幅度小于1mm、小于100μm、小于50μm、小于30μm、从10μm至3mm、从10μm至1mm、从10-100μm、从10-50μm、从10-30μm、或从15-20μm。所述表面可以利用CNC(计算机数字控制)光学抛光机器抛光，例如，达到变动小于30μm。所述表面任选被进一步电抛光(电化学抛光)。在另一种实施方式(未显示)中，反射表面110可以是菲涅尔(Fresnel)表面。

反射表面110、120的表面积和发射率可以调整，以增加或减少反射回到所述生长中的伸长多晶硅体的能量的量。例如，随着所述表面积增加，由所述反射器接收并反射回到所述棒的能量的量增加。另外，可以增加所述反射表面积，从而在保持均一的能量密度的同时，增加接收所述反射能的区域的大小。发射率与所述反射器接收和反射的能量的量负相关。所述反射器，和反射表面、大小可以至少部分由反射器100在所述热分解反应器容器中的位置决定。

在一些实施方式中，反射器100根据在反应器组件300的上表面310上的位置适当决定大小(图8、9)。在一种实施方式中，反射器100简单静置在反应器组件300的上表面310上。在一种独立的实施方式中，反射器100通过任何适当的手段，例如，通过钎焊或熔焊、利用螺栓或螺钉、或利用合适的粘合剂，直接固定于上表面310。

在一种独立的实施方式中，所述反射器安装在所述反应器组件的上表面上方。在图10的示例性实施方式中，反射器100通过延长器315安装在反应器组件300的上表面310上方。在图11的示例性实施方式中，突起或销316、317从反应器组件300的上表面310伸出。反射器100定位在上表面310上。所述反射器的下表面限定了大小和位置适合接收所述销316、317的凹陷。所述销316、317和反射器凹陷(例如，图4中显示的凹陷150、152)可以确定大小，致使当所述销316、317接纳在所述凹陷内时，反射器100的下表面140接触所述上表面310。所述销316、317也可以协助在所述热分解反应器容器30内定位和/或对准所述反射器100。

在一些实施方式中，所述热分解反应器包括一对管300a、300b，其尺寸适合接收伸长多晶硅体200的第一和第二竖直部分204、206。在图12的示例性实施方式中，管300a、300b共有共同的壁部分311并具有上缘310a、310b。反射器100安装在上缘310a、310b的共有部分311上，或者通过延长器315安装在上缘310a、310b的共有部分311上方。在一种独立的实施方式中，突起或销316、317从共有部分311伸出，并当所述反射器的下表面限定了大小和位置适合接收所述销316、317的凹陷时，可以用于在所述共有部分311上定位和/或对准所述反射器。

在另一种独立的实施方式中，所述反射器安装在热分解反应器容器30的组件上或热分解反应器容器30内，所述热分解反应器容器30包含限定室32的盖子1(图13)。一个或多个反射器100a、100b可以安装在例如所述盖子1上。反射器100a、100b可以通过任何适当的手段安装。在图13的示例性实施方式中，反射器100a、100b通过延长器315a、315b安装在所述盖子上。有利地，安装反射器100a、100b，致使各反射器的至少一个反射表面110a、110b、120a、120b被定位成接收和反射从正在所述反应器中的管300a、300b、300c、300d中生长的伸长多晶硅体200a、200b发射的辐射热能。一个或多个反射器可以，任选经由延长器，安装在所述反应器容器内的任何其他组件例如管子、喷嘴、热交换器、管件的外表面等上。在一种非限制性实施方式中，反射器100a被定位成使反射表面110a接收从伸长多晶硅体200a的桥部分208a发射的辐射热能，并如虚线箭头的指示，将至少一部分所接收的辐射热能引导到伸长多晶硅体200a的竖直部分204a。

有利地，所述反射器由能够经得起所述热分解反应器容器内的操作温度并且所述反射器不会热分解或与所述反应器容器中的气体反应的材料建造。在一些布置中，所述反射器表面可以维持在低于450℃的温度下，例如低于400℃，以致所述含硅气体不分解并在所述反射器表面上沉积硅。通过将所述反射器放置在与所述多晶硅棒表面足够的距离处，所述反射器可以保持在适当的温度下。在一个非限制性实例中，当所述多晶硅棒完全生长、即处于最大直径时，所述反射器放置在距所述多晶硅棒的外表面大约10-25cm的距离处。在另一个非限制性实例中，所述反射器放置在距所述起动丝的中心大约75-100cm的距离处。在另一个实例中，所述反射器可以放置在冷却的表面上或与所述表面连接。所述管可以是水冷却的，并且所述反射器可以放置在水冷却管的上缘上。

在一些实施方式中，所述反射器由在反应器操作期间不放出包含III族元素(例如硼、铝)、V族元素(例如磷)、金属、氧或碳的材料制成，或镀有所述材料。所述反射器可以由发射率<0.5的材料建造，或镀有所述材料。

在一些实施方式中，所述反射器由不锈钢、或者金属或金属合金建造，或镀有所述材料，其中所述金属是镍、钼、钨、钴、钛、金、银或钽。合适的合金包括但不限于，304L不锈钢(≤0.03％C，≤2％Mn，≤0.045％P，≤0.03％S，≤0.75％Si，18-20％Cr，8-12％Ni，≤0.1％N，余量Fe)，316不锈钢(≤0.08％C，≤2％Mn，≤0.045％P，≤0.03％S，≤0.75％Si，16-18％Cr，10-14％Ni，2-3％Mo，≤0.1％N，余量Fe)，321不锈钢(≤0.08％C，≤2％Mn，≤0.045％P，≤0.03％S，≤0.75％Si，17-19％Cr，9-12％Ni，≤0.7％Ti，≤0.1％N，余量Fe)，405不锈钢(0.1-0.3％Al，≤0.08％C，11.5-14.5％Cr，≤1％Mn，≤0.5％Ni，≤0.04％P，≤1％Si，≤0.03％S，余量Fe)，440不锈钢(440A＝0.6-0.75％C，≤1％Mn，≤0.04％P，≤0.03％S，≤1％Si，16-18％Cr，≤0.75％Mo，余量Fe)，2011铝(0.2-0.6％Bi，5-6％Cu，≤0.7％Fe，0.2-0.6％Fe，≤0.4％Si，≤0.3％Zn，其他≤各0.005％/总量≤0.15％，余量Al)，6061铝(0.04-0.35％Cr，0.15-0.4％Cu，0-0.7％Fe，0.8-1.2％Mg，≤0.15％Mn，其他≤各0.005％/总量≤0.15％，0.4-0.8％Si，≤0.15％Ti，≤0.25％Zn，余量Al)，200镍(≤0.15％C，≤0.25％Cu，≤0.4％Fe，≤0.35％Mn，≤0.35％Si，≤0.01％S，≥99％Ni)，270镍(≤0.01％Cu，≤0.05％Fe，≤0.003％Mn，≤0.02％C，≤0.003％S，≤0.005％Ti，≤0.005％Mg，≤0.005％Si，≥99.9％Ni)，和钛6-4(6％Al，≤0.25％Fe，≤0.2％O，90％Ti，4％V)。

IV.反射器定位和所述反射器的使用方法

当电流通过多晶硅丝并且伸长多晶硅体经由硅沉积在所述热分解反应器内生长时，在所述伸长多晶硅体中有径向温度梯度，其可影响所述伸长多晶硅体的各区中的生长速率和/或形态。在图14的示例性实施方式中，通过硅沉积在倒U形丝202上生长的伸长多晶硅体200具有第一竖直部分204、第二竖直部分206、和所述第一和第二竖直部分204、206之间的桥部分208。所述伸长多晶硅体在所述桥部分208和所述第一和第二竖直部分204、206之间接合处的部分被称为弯曲部分250。如直线T1的箭头所指示，多晶硅体200在所述丝202附近的芯温度高于所述多晶硅体表面附近的温度。所述温度梯度由通过多晶硅体200的电流引起，该电流在多晶硅体200的中心附近更大。因为硅电阻在温度较高的区域中较低并因此更多的电流流过所述较热的区域，从而进一步加大了所述温度梯度T1。在一些情况下，硅丝202附近的芯温度可以比所述多晶硅体表面热20-100℃。

随着电流通过所述伸长多晶硅体200的弯曲部分250，电流通过的路径240比弯曲部分250的外表面252更接近所述弯曲部分的内表面251，从而产生贯穿弯曲部分250的附加的温度梯度T2，在其中温度以箭头的方向增加。在一些实施方式中，内表面251具有高于900℃的温度，例如温度从900-1200℃或从1000-1200℃。外表面252的温度低于外表面251，产生贯穿弯曲部分250的高于200℃的温度梯度T2。例如，外表面252的温度可以低于700℃。

在一些实施方式中，反射表面相对于在化学气相沉积期间在硅丝上生长的伸长多晶硅体定位，致使所述反射表面接收从所述伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体的反射能接收区或所述热分解反应器内的其他伸长多晶硅体；在一些实施方式中，所述能量发射区和所述反射能接收区不是共同扩张的。所述反射表面可以是所述反应器内组件例如管子、喷嘴、热交换器、管件的外表面等的整体部分。或者，所述反射表面可以是如本文中公开的反射器的表面。在所述反射器具有第二反射表面的实施方式中，所述第二反射表面可以接收来自第二伸长多晶硅体的能量发射区的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第二伸长多晶硅体的反射能接收区或所述热分解反应器内的其他伸长多晶硅体。所述反射表面、包括所述反射表面的反射器、和所述伸长多晶硅体的许多布置在本公开的范围内。

在一些实施方式中，所述能量发射区是所述伸长多晶硅体的竖直部分的一部分表面，而所述反射能接收区是所述伸长多晶硅体的弯曲部分的一部分表面。将辐射热反射到所述弯曲部分是改变弯曲部分形态(例如，增加或减少所述弯曲部分表面和/或所述弯曲部分内的变形)的方法。适当地成形和定位的反射表面将来自所述伸长多晶硅体的竖直部分的一部分表面的辐射热能反射到所述弯曲部分的一部分表面，从而影响所述弯曲部分的形态和/或生长速率。有利地，所述反射表面被成形和定位成对所述多晶硅体的竖直部分的形态有很少或没有影响。所述反射表面的表面积和发射率可以调整，以增加或减少反射回到所述生长中的多晶硅体的能量的量并优化所述弯曲部分的形态和/或生长速率。减少所述弯曲部分形态就减少了所述伸长多晶硅体在它冷却时会通过所述弯曲部分破裂的可能性并减少了不受控制的破裂将向下蔓延到所述伸长多晶硅体的竖直部分的可能性。所述伸长多晶硅体在它冷却后可根据需要切割。相反，增加所述弯曲部分形态就增加了所述伸长多晶硅体将通过所述弯曲部分破裂的可能性，并可以通过控制破裂发生之处和将破裂局限于所述桥部分来降低不希望的破裂向下蔓延到所述多晶硅体的竖直部分。

在一种实施方式中，反射表面110在伸长多晶硅体200的竖直部分204的侧向定位(图7)。反射表面110可以是反应器组件300例如管子、喷嘴、热交换器、管件的外表面等的上部310的整体部分。反射表面110被构造成接收从能量发射区210发射的辐射热能并如虚线箭头所示，将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体200的反射能接收区220。

在一种实施方式中，反射器100在伸长多晶硅体200的能量发射区210的侧向定位(图15)。反射器100具有反射表面110，所述反射表面110被构造成接收从能量发射区210发射的辐射热能并如虚线箭头所示，将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体200的反射能接收区220。在图15的实施方式中，所述反射能接收区220是弯曲部分250的外表面252。所述反射器100通过将热辐射反射到弯曲部分250的较凉的外表面252，有效减小贯穿所述弯曲部分250的温度梯度。所述减小的温度梯度区域性改变了表面温度，这修整了径向生长速率。

在一种独立的实施方式中，反射器100在伸长多晶硅体200的能量发射区210的内侧定位(图16)。反射器100具有反射表面110，所述反射表面110被构造成接收从能量发射区210发射的辐射热能并如虚线箭头所示，将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体200的反射能接收区220。在图16的实施方式中，所述反射能接收区220是弯曲部分250的内表面251。

在一种独立的实施方式中，反射器100在伸长多晶硅体200的能量发射区210的侧向定位(图17)。反射器100具有反射表面110，所述反射表面110被构造成接收从能量发射区210发射的辐射热能并如虚线箭头所示，将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体200的反射能接收区220。在图17的实施方式中，所述反射能接收区220是弯曲部分250的侧表面253。

两个或更多个反射器可以定位成将辐射热能反射到单个伸长多晶硅体。在一种实施方式中，两个反射器100a、100b被定位成将辐射热能反射到伸长多晶硅体200(图18、19)。反射器100a、100b在所述伸长多晶硅体200的能量发射区210的侧向定位。反射表面110a、110b被构造成接收从能量发射区210发射的辐射热能并如虚线箭头所示，将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体200的反射能接收区220。各反射器110、110a分别具有在反射能接收区220以外的焦点F1、F2。

具有第一和第二反射表面110、120的反射器100可以定位在两个相邻的伸长多晶硅体200a、200b之间(图20)。在一些实施方式中，反射器100与所述两个多晶硅体200a、200b等距离放置。所述反射器100接收来自相邻的多晶硅体200a、200b的辐射热能，并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述相邻的多晶硅体200a、200b。第一反射表面110被构造成接收从第一伸长多晶硅体200a的能量发射区210a发射的辐射热能，并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第一伸长多晶硅体200a的反射能接收区220a。所述反射表面110具有在所述反射能接收区220a以外的焦点F110。第二反射表面120被构造成接收从第二相邻的伸长多晶硅体200b的能量发射区210b发射的辐射热能，并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第二伸长多晶硅体200b的反射能接收区220b。所述反射表面120具有在所述反射能接收区220b以外的焦点F120。

任选地，具有第一和第二反射表面110b、120b的第二反射器100b定位在两个相邻的伸长多晶硅体200a、200b之间(图20)。所述第二反射器100b也接收来自相邻的多晶硅体200a、200b的辐射热能，并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述相邻的多晶硅体200a、200b。反射表面110b、120b由其接收辐射热能、并向其反射辐射热能的区域可以与第一反射器100在其上工作的区域相同或不同。在图20的示例性实施方式中，第一反射表面110b被构造成接收从第一伸长多晶硅体200a的能量发射区210a发射的辐射热能，并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第一伸长多晶硅体200a的反射能接收区220a。第二反射表面120被构造成接收从第二伸长多晶硅体200b的能量发射区210b发射的辐射热能，并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第二伸长多晶硅体200b的反射能接收区220b。

在一些实施方式中，热分解反应器容器具有限定室的盖子，其含有包含相邻的第一和第二管的第一管对，所述第一和第二管被构造成接纳通过化学气相沉积在硅丝上生长的伸长多晶硅体的第一和第二竖直部分。所述伸长多晶硅体具有一个或多个在所述第一和第二竖直部分之间的弯曲部分，它们位于所述管的外面。所述多晶硅体的桥部分也位于所述管的外面。反射器定位在所述第一管的上缘上，致使所述反射表面接收在所述化学气相沉积期间从所述伸长多晶硅体的能量发射区发射的至少一些辐射热能，并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体的第二部分。在另一种实施方式中，所述能量发射区是所述多晶硅体的第一竖直部分，而所述反射能接收区是邻接所述第一竖直部分的弯曲部分。

在一些实施方式中，所述室还含有紧邻所述第一管对的第一管的第二管对。所述第二管对包含相邻的第三和第四管，它们被构造成接纳在所述化学气相沉积期间在第二硅丝上生长的第二伸长多晶硅体的第一和第二竖直部分。所述第四管具有与所述第一管的上缘毗连的上缘。所述反射器定位在所述上缘的共有部分上。所述反射器的第二反射表面接收从所述第二伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能，并将至少一部分所接收的辐射热能引导到所述第二多晶硅体的反射能接收区。

在一种独立的实施方式中，热分解反应器包含限定室的盖子。所述室含有包含相邻的第一和第二管的第一管对，所述第一和第二管被构造成接纳伸长多晶硅体的第一和第二竖直部分。所述室还含有包含相邻的第三和第四管的第二管对，所述第三和第四管被构造成接纳第二伸长多晶硅体的第一和第二竖直部分。定位反射器，致使第一反射表面接收从所述第一多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能，并将至少一部分所接收的辐射热能引导到所述第二多晶硅体的反射能接收区。所述反射器可以经由延长器安装到所述反应器容器的盖子上。或者，所述反射器可以定位在所述管之一的上缘上，或者它可以直接或经由延长器安装到所述室内的其他组件上。

在一种独立的实施方式中，反应器容器包含限定室的盖子。所述室含有包含相邻的第一和第二管的第一管对，所述第一和第二管被构造成接纳通过化学气相沉积在硅丝上生长的伸长多晶硅体的第一和第二竖直部分。所述伸长多晶硅体具有一个或多个在所述多晶硅体的第一和第二竖直部分之间的弯曲部分，所述弯曲部分位于所述第一和第二管的外面。所述多晶硅体的桥部分也位于所述第一和第二管的外面。反射表面是所述第一管的上缘的整体部分，所述反射表面的取向是为了接收在所述化学气相沉积期间从所述多晶硅体的能量发射区发射的至少一些辐射热能，并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述多晶硅体的第二部分。在一种示例性的实施方式中，所述能量发射区是所述伸长多晶硅体的第一竖直部分的一部分表面，而所述反射能接收区是邻接所述第一竖直部分的弯曲部分的一部分表面。

鉴于所公开的发明的原理可以适用的许多可能的实施方式，应该认识到所说明的实施方式只是本发明的优选实例并且不应该被认为限制本发明的范围。相反，本发明的范围由权利要求限定。

Claims (21)

1.一种装置，其在热分解反应器中，所述热分解反应器用于在反应器容器的室中通过将硅化学气相沉积在一条或多条热硅丝上以制造一个或多个伸长多晶硅体，所述装置包含：

位于所述室中的至少一个反射器，所述反射器具有反射表面，所述反射表面被构造成接收从化学气相沉积期间在硅丝上生长的伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体的反射能接收区或第二伸长多晶硅体的反射能接收区，从而向所述反射能接收区供应辐射热能。

2.权利要求1的装置，其中所述反射表面被构造成将被反射的辐射热能引向反射能接收区处的多晶硅体表面上的三维表面、二维面积、点、或线。

3.权利要求1的装置，其中：

所述反射表面是凹面并且是抛物面、球面、渐细柱面或柱面的一部分的形状，所述柱面具有的纵轴与所述伸长多晶硅体的能量发射区的纵轴不平行。

4.权利要求1的装置，其中所述反射表面是实质上光滑的，具有平均幅度小于3mm的任何表面不平度。

5.权利要求1的装置，其中：

所述反射器的下表面限定一个或多个凹陷，所述凹陷被构造成接纳结构的一个或多个突起，在所述结构上定位有所述反射器；

所述反射器还包含被所述反射器的部分下表面和后表面限定的腔；

所述反射器的表面包含一个或多个部件以促进所述反射器在所述热分解反应器内的定位、对准、或定位和对准；或

其任何组合。

6.权利要求1的装置，其中：

所述反应器含有多于一个的伸长多晶硅体；并且

所述反射器还具有第二反射表面来接收在化学气相沉积期间来自第二伸长多晶硅体的能量发射区的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第二伸长多晶硅体的反射能接收区或所述室内的其他伸长多晶硅体的区域，其中所述其他伸长多晶硅体是所述热分解反应器内的所述伸长多晶硅体或第三伸长多晶硅体。

7.权利要求1的热装置，其中：

所述反应器容器包含相邻的第一管和第二管，其被构造成接纳在包含两条竖直硅丝和一条水平硅丝的倒U形硅丝上通过化学气相沉积生长的所述伸长多晶硅体的第一竖直部分和第二竖直部分；

所述伸长多晶硅体在所述伸长多晶硅体的所述第一竖直部分和第二竖直部分之间具有一个或多个弯曲部分，该弯曲部分位于所述第一管和第二管的外面；并且

所述反射器所处的位置致使所述反射表面被定位成(i)接收从所述化学气相沉积期间形成的所述伸长多晶硅体的能量发射区发射的至少一些辐射热能和(ii)将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述反射能接收区。

8.权利要求7的装置，其中：

所述能量发射区是所述伸长多晶硅体的第一竖直部分的一部分表面，而所述反射能接收区是所述伸长多晶硅体的一部分表面，该部分在所述伸长多晶硅体的弯曲部分处或附近；或

所述能量发射区是所述伸长多晶硅体的弯曲部分或水平部分的一部分表面，该水平部分在所述第一竖直部分和第二竖直部分之间，而所述反射能接收区是所述伸长多晶硅体的第一竖直部分或第二竖直部分的一部分表面。

9.权利要求1-8任一项的装置，其中：

所述反射器由在反应器操作期间不放出包含III族元素、V族元素、金属、氧或碳的化学物质的材料建造；

所述反射器由发射率<0.5的材料建造，或镀有所述材料；或

其组合。

10.权利要求1-8任一项的装置，其中所述反射器由以下材料建造、或镀有以下材料：镍、镍合金、不锈钢、钼、钼合金、钨、钨合金、钴、钴合金、钛、钛合金、金、金合金、银、银合金、钽、或钽合金。

11.用于制造伸长多晶硅体的热分解反应器，所述反应器包含：

反应器容器，其具有限定室的壁、让气体进入所述室的进气口、和将气体排出所述室的出气口；

硅丝，其在所述室中；

能量源，其用于加热所述硅丝；

含硅气体源，其与所述反应器容器的进气口流体连接，其中所述含硅气体是能够在升高的温度下分解以通过化学气相沉积将硅沉积在所述硅丝上并生长伸长多晶硅体的气体；和

至少一个反射表面，其位于所述室中，所述反射表面被构造成接收从化学气相沉积期间生长的所述伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述伸长多晶硅体的反射能接收区或所述室内第二伸长多晶硅体的区域，其中所述反射表面是所述室内的组件的整体部分，或者所述反射表面是位于所述室内的组件上的根据权利要求1-10任一项所述的反射器的表面。

12.制造伸长多晶硅体的方法，所述方法包括：

在反应容器的反应室中通过化学气相沉积将硅沉积在一条或多条加热的热硅丝上以生长一个或多个伸长多晶硅体；并且

在所述沉积期间，从定位在所述反应室内的一位置处的第一反射表面反射辐射热能，致使所述第一反射表面接收从第一伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第一伸长多晶硅体的反射能接收区或第二伸长多晶硅体。

13.权利要求12的制造伸长多晶硅体的方法，其中(i)所述能量发射区和反射能接收区在所述第一伸长多晶硅体上，(ii)所述能量发射区是比较热的区域，和(iii)所述反射能接收区是比较凉的区域，所述方法还包括：

将所述第一反射表面定位在所述室内的一位置处，致使从所述能量发射区被接收并被反射到所述反射能接收区的辐射热能减小所述第一伸长多晶硅体内的温度梯度。

14.权利要求12的制造伸长多晶硅体的方法，其中所述第一反射表面是凹面并且是抛物面、球面、渐细柱面或柱面的一部分的形状，当所述反射表面设在所述室内的所述位置处时，所述柱面具有的纵轴与所述第一伸长多晶硅体的能量发射区的纵轴不平行。

15.权利要求12的制造伸长多晶硅体的方法，其中(i)所述能量发射区是所述第一伸长多晶硅体的竖直部分的一部分表面，(ii)所述反射能接收区是所述第一伸长多晶硅体的一部分表面，该部分在所述第一伸长多晶硅体的弯曲部分处或附近，和(iii)温度梯度在所述弯曲部分内，并且所述方法还包含：

将所述反射表面定位在所述室内的一位置处，致使接收的辐射热能会聚性地反射到所述反射能接收区。

16.权利要求12的制造伸长多晶硅体的方法，其还包含：

将所述反射表面定位在所述室内的一位置处，致使所述反射表面位于(i)生长所述第一伸长多晶硅体的热硅丝上方或(ii)所述室内的第一管对的上缘上，其中所述第一管对包含相邻的第一管和第二管，所述第一管和第二管被构造成接纳从包含两条竖直硅丝和一条水平硅丝的第一倒U形热硅丝生长的第一伸长多晶硅体的第一竖直部分和第二竖直部分，所述水平硅丝位于所述第一管和第二管的外面。

17.权利要求12的制造伸长多晶硅体的方法，其还包含：

在所述沉积期间，从定位在所述室内的一位置处的第二反射表面反射辐射能，致使所述第二反射表面接收在所述化学气相沉积期间从所述第一伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第一伸长多晶硅体的反射能接收区。

18.权利要求17的制造伸长多晶硅体的方法，其中所述室包含第一管对，其包含相邻的第一管和第二管，所述第一管和第二管被构造成接纳包含两条竖直硅丝和一条水平硅丝的第一倒U形热硅丝的第一竖直部分和第二竖直部分，所述水平硅丝位于所述第一管和第二管的外面，所述方法还包含：

将所述第一反射表面和第二反射表面(i)定位在所述水平硅丝上方或(ii)直接或间接定位在所述第一管对的上缘上。

19.权利要求12的制造伸长多晶硅体的方法，其中在所述室中通过化学气相沉积生长第二伸长多晶硅体和第三伸长多晶硅体，所述方法还包含：

在所述沉积期间，从定位在所述室内的一位置处的第二反射表面反射辐射能，致使所述第二反射表面接收从所述第二伸长多晶硅体的能量发射区发射的辐射热能并将至少一部分所接收的辐射热能反射到所述第二伸长多晶硅体的反射能接收区或所述室内的其他伸长多晶硅体的区域，其中所述其他伸长多晶硅体是所述室内的所述第一伸长多晶硅体或第三伸长多晶硅体。

20.权利要求12-19任一项的制造伸长多晶硅体的方法，其中：

所述反射表面是反射器的表面或作为所述室内的组件的整体部分被提供；并且

第二反射表面，如果存在的话，独立地是所述反射器的第二表面、第二反射器的表面、或作为所述室内的组件的整体部分被提供。

21.减轻在热分解反应器中制备的伸长多晶硅体的层裂形成的方法，所述方法包含：

在反应容器的反应室中通过化学气相沉积将硅沉积在一条或多条加热的热硅丝上以生长一个或多个伸长多晶硅体；并且

在所述沉积期间，用根据权利要求1-10任一项所述的装置将从所述一个或多个伸长多晶硅体的能量发射区发射的至少一部分辐射热能反射到所述一个或多个伸长多晶硅体的反射能接收区，从而与在没有所述装置时在热分解反应器中制造的伸长多晶硅体相比，减少所述伸长多晶硅体中的层裂形成。