[发明专利]多晶硅氢还原炉的硅芯棒加热启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用氢还原炉生产多晶硅的方法，主要涉及一种多晶硅氢还原炉的硅芯棒加热启动方法，本发明尤其适用于太阳能级多晶硅生产。

背景技术

现有技术中，采用还原炉生产多晶硅时，都是采用硅芯棒作为发热体，并使产品沉积在高温的纯硅芯棒上，初始的硅芯棒直径为8-10mm，而纯硅在常温下导电性能很差，电阻率很大，一般为数十到数百Ω-cm，只有当其本身温度达到600℃以上时，其电阻率会下降到0.1Ω-cm左右，此时常规电源才能对其加热，因此使用一般的常规电压不能纯硅芯棒载体进行初始启动发热，为解决上述技术问题，现有技术中主要有两种方案，一是为克服硅芯棒的冷电阻，对纯硅芯棒加上高电压使电流强行通过硅芯棒，随着温度升高，电阻率逐渐下降，达到一定温度后再转入中、低控制电源，即高压启动。此种方式比较直接，但其缺点是高压电控制设备比较复杂，加热启动程序也比较复杂，导致生产成本大幅度上升；二是采用外来加温体对硅芯棒进行烘烤，如在氢还原炉中另外设置碳棒或钼条，也有采用等离子电弧加热的方式，而这样的方式都需要另外增加大量设备和装置，其加热启动程序也比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种多晶硅氢还原炉的硅芯棒加热启动方法。采用本发明可以直接在常温下使用常规电源对硅芯棒进行初始加热启动，并且不需要增加启动装置和设备，加热启动程序也很简单。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

多晶硅氢还原炉的硅芯棒加热启动方法，其特征在于：具体步骤为：

A、将设置在氢还原炉中最内圈的硅芯棒在制作时加入掺杂剂进行掺杂处理，得到掺杂硅芯棒，使其电阻率下降至0.05-0.1Ω-cm；

B、将未掺杂的硅芯棒设置在掺杂硅芯棒的外圈，通入常规电源对掺杂硅芯棒进行加热升温，并随温度的升高，对外圈未掺杂硅芯棒进行烘烤；

C、当外圈未掺杂的硅芯棒被烘烤，温度上升至600-650℃、其电阻率下降到0.05-0.1Ω-cm时，再对未掺杂的硅芯棒通入常规电源进行加热。

所述掺杂剂为三族或五族元素。

所述掺杂硅芯棒是指先在直拉炉中用常规掺杂方法制成电阻率为0.05-0.1Ω-cm的预制棒，再将预制棒在硅芯炉中拉制成为电阻率为0.05-0.1Ω-cm的硅芯棒。

所述未掺杂的硅芯棒是指先在直拉炉中用常规掺杂方法制成常规电阻率的预制棒，再将预制棒在硅芯炉中拉制成为常规电阻率的硅芯棒。

在本发明中，掺杂剂的种类可以根据用户的具体需要加入，在生产时，只需要使用常规电源先对掺杂硅芯棒进行加热，使掺杂硅芯棒升温，并对周围未掺杂的硅芯棒进行烘烤加热，当未掺杂的硅芯棒被烘烤温度达到600-650℃、其电阻率就下降到0.05-0.1Ω-cm，此时再对未掺杂的硅芯棒通入常规电源进行加热即可。虽然本发明中由于有掺杂的硅芯棒，其后期沉积的多晶硅产品的品质低于未掺杂的硅芯棒沉积生产出的多晶硅产品，但目前太阳能级晶硅都是需要掺杂的，只要事先根据用户的需要的种类进行掺杂，并且每炉产品中掺杂硅棒数量很少，因此，并不影响绝大多数产品质量和用户使用。

本发明的优点在于：

1、采用先对少数硅芯棒进行掺杂，降低其电阻率至常规电源的使用要求，并将其设置在还原炉的内圈上，用常规电源对掺杂硅芯棒进行加热，利用热辐射对周围未掺杂的硅芯棒进行烘烤，使未掺杂的硅芯棒逐步升温以降低其电阻率，达到常规电源的使用要求，这样就可以避免对常规电阻率的硅芯棒强行进行高压电初期加热，大大简化了高压电控制设备，降低了成本。

2、由于目前的多晶硅生产都是采用大炉、多对棒的批量生产，还原炉内都是多圈、多层硅芯棒设置，本发明的加热方式可以进行层层烘烤加热，更有利于简化设备、节省投资，从而降低了生产成本。

3、由于本发明采用的是对硅芯棒直接加热，层层烘烤的方式，因此不需要增加其他外来加温体烘烤装置，加热程序也很简单，有效降低了设备和生产成本。

4、虽然本发明中由于有掺杂的硅芯棒，其后期沉积的多晶硅产品的品质低于未掺杂的硅芯棒沉积生产出的多晶硅产品，但目前太阳能级晶硅都是需要掺杂，只要事先根据用户的需要进行掺杂，并且每炉产品中掺杂硅棒数量很少，因此，并不影响产品质量和用户使用。

5、对于常规加热电源还可以采用不同档位之间进行切换的方式控制，有利于实现电子化控制。

具体实施方式

实施例1：

多晶硅氢还原炉的硅芯棒加热启动方法，其特征在于：具体步骤为：