一种用于生长多晶硅棒的硅芯及其制备方法技术

一种用于生长多晶硅棒的硅芯，其特征在于：该硅芯是采用多晶硅原料棒经过线切割得到的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体及太阳能领域的一种硅芯及其制备方法，特别是一种用于生长多晶 硅棒的硅芯及其制备方法。技术背景由于硅材料的独特性质，成为现代电子工业和信息社会的基础。硅材料按纯度划分， 可分为金属硅和半导体(电子级)硅；按结构形态划分，可分为非晶硅、多晶硅和单晶硅。 其中多晶硅又分为高纯多晶硅、薄膜多晶硅、带状多晶硅和铸造多晶硅，单晶硅分为区熔 单晶硅和直拉单晶硅；多晶硅和单晶硅又可以统称为晶体硅。金属硅是低纯度硅，是高纯 多晶硅的原料；高纯多晶硅则是铸造多晶硅、区熔单晶硅和直拉单晶硅的原料；而非晶硅 薄膜和薄膜多晶硅主要是由高纯硅烷气体或其他含硅气体分解或反应得到的。高纯多晶硅的纯度很高， 一般要求纯度达到99. 999999%-99. 9999999%。杂质含量要降 到l(T的水平。高纯多晶硅一般是通过冶金硅通过化学或物理方法提纯得到的。化学提纯是 指通过化学反应，将硅转化为中间化合物，再利用精馏提纯等技术提纯中间化合物，使之 达到高纯度，然后再将中间化合物通入到反应器中，通过利用化学气相沉积技术或流化床 技术还原成硅，此时的高纯硅为多晶状态，可以达到半导体工业的要求。根据中间化合物 的不同，化学提纯多晶硅可分为不同的技术路线，其共同的特点是中间化合物容易提纯。 目前，在工业中应用的技术有三氯氢硅氢还原法(中间化合物为三氯氢硅)、硅烷热分解 法(中间化合物为硅垸)和四氯化硅氢还原法(中间化合物为四氯化硅)。流化床技术是指将高纯多晶硅粉末置于加热流化床上，通入中间化合物和高纯氢气， 直接形成硅液滴，最后凝固成高纯多晶硅。化学气相沉积法是指将置于多晶硅还原炉上的电极(我们把进行化学气相沉积反应的 反应器称为多晶硅还原炉，多晶硅还原炉主要有底座与钟罩组成，其中还原炉底板上安装 有用来加热用的电极)，通过成对的电极，将置于电极上的硅芯(很细)通电加热至iioo 。C以上，通入中间化合物和高纯氢气，发生还原反应，采用化学气相沉积技术生成高纯硅 沉积在硅芯棒上，使硅棒不断长大，直到硅棒的直径达到数十毫米至数百毫米。硅芯作为化学气相沉积法生产多晶硅过程中必不可少的载体，目前硅芯的制备工艺是利用区域熔炼法在硅芯炉中拉制而得，平均每3小时拉制出一根硅芯，生产效率低，尤其随 着多晶硅行业的快速发展，采用目前现有区域熔炼法在硅芯炉中拉制的硅芯生产，远远不 能满足多晶硅生产设备，已远不能满足多晶硅生产企业的需要。为此，寻找到一种高效率 的硅芯生产方法是很有意义的。《GXB2500-4硅芯切割机床》(中国集成电路2008年6期)报 道了北京联发数控科技有限公司于2007年3月第一台硅芯切割机正式推向市场，用硅芯切割 机12小时左右切割20 30根，每小时最大使用功率7kW。该机床的生产效率与传统的硅芯生产 方法有了一定的程度的提高，但是生产效率仍然较低，而且该报道没有具体公开该机床采 用的具体的硅芯切割方法。《GXB2500-4硅芯切割机床》文章中显示的图片是金刚轮进行的外圆或内圆切割方式， "GXB2500-4硅芯切割机床"文章中有下列记载"硅芯切割机主要用于加工太阳能光伏发 电硅芯，将单晶硅棒(多晶硅棒)切割成片状，再将切好的硅片切成8X8X2500mm的硅 芯。"和"主轴刀盘直径①300mm;刀盘的厚度2.0mm"的内容。从以上描述可以判断 GXB2500-4硅芯切割机床没有采用线切割方式，而是采用分两个阶段先切片再切条的外圆或 内圆切割方式得到相应硅芯的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，生产效率高。 本专利技术的技术方案为一种用于生长多晶硅棒的硅芯，其中该硅芯是采用多晶硅原料棒经过线切割得到的。 一种用于生长多晶硅棒的硅芯，其中硅芯为长方体型，硅芯的长度为20國-4000mm， 高度为3mm-20咖，宽度为3mm-20mm。一种用于生长多晶硅棒的硅芯，其中硅芯为长方体型，硅芯的长度为30隱-3000咖， 高度为4mm-12鹏，宽度为4mm-12誦。一种用于生长多晶硅棒的硅芯，其中线切割是横向和纵向同时进行的多线切割。 一种用于生长多晶硅棒的硅芯，其中(1) 将多晶硅原料棒安装固定在多线切割机中；(2) 多线切割机中的一组横向切割线和一组纵向切割线在多晶硅原料棒轴线方向上相 差3-20厘米，同时进行线切割；(3) 线切割完毕后，将硅芯从多线切割机中取出，同时得到多根硅芯。 一种用于生长多晶硅棒的硅芯的制备方法，其中采用多线切割方法，步骤如下(1) 将多晶硅原料棒安装固定在多线切割机中；(2) 多线切割机中的一组横向切割线对多晶硅原料棒进行切割；间隔0.1-1000秒， 多线切割机中的一组纵向切割线对同一根多晶硅原料棒进行切割；(3) 线切割完毕后，将硅芯从多线切割机中取出，同时得到多根硅芯。 一种用于生长多晶硅棒的硅芯的制备方法，其中在带切割浆料的环境中完成线切割。一种用于生长多晶硅棒的硅芯的制备方法，其中所述的多晶硅原料棒可以是通过化 学沉积法或直拉法或其他方法制备而成的任意一种多晶硅原料棒。一种用于生长多晶硅棒的硅芯的制备方法，其中横向切割线或纵向切割线的内芯为 钢材料，切割线的外层包裹了金刚砂。一种用于生长多晶硅棒的硅芯的制备方法，其中横向切割线或纵向切割线的张力强度为10N-160N,切割线的直径为120 u m -400 n m。本专利技术提供硅芯制备方法与传统硅芯的生产方法比较 (切割对象均为直径为120毫米，长度为2400亳米的多晶硅原料棒)硅芯生产方式硅芯数量所需切割时间生产效率 (根/小时)得到的硅芯 规格_长*宽 *高(毫米)本专利技术横向纵向同时 启用的多线切 割180根10小时187*7*2400先横向再纵向 分两个阶段的 线切割45根12小时3. 7512*12*2400现有 技术传统的区域熔 炼法4-6根14小时0. 29-0. 43直径*长度 (8-10) *2400北京联发数控科 技有限公司提供 的硅芯切割机床20~30根12小时1. 7-2. 512*12*2400采用本专利技术提供的硅芯切割方法的生产效率明显高于传统的硅芯制备方法以及北京联发数控科技有限公司提供的硅芯切割机床的切割生产效率，而且采用横向纵向同时启用的多线切割方法的生产效率为最高。本专利技术采用的横向切割线或纵向切割线的内芯为钢材料，切割线的外层包裹了金刚砂。 切割成品率的定义是线切割得到的同一根硅芯的任意两个截面的面积误差小于3%。当然还可以采用带桨料的线切割方式得到本专利技术的硅芯，但选择带浆料的线切割方式 和不带浆料的线切割方式各有利弊带浆料的线切割不带桨料的线切割切割线价格稍低较高切割线张力稍低较高浆料处理可能给环境带来的污染涉及不涉及成品率高达96%高达99%应用的时候既可以选择有切割浆料或也可以选择没有切割浆料的环境。当选择横向和纵向同时切割的方式，工作效率最高，切割效率高达18根/小时。如果 采用横向和纵向分段切割的方式，工作效率稍低，但也明显高于现有技术。本专利技术的优点本专利技术提供了一种用于生长多晶硅棒的长方体型硅芯及其制备方法， 相对于转统的硅芯制备方法，本专利技术提供的硅芯制备方法的生产效率有了很大程度的提高。具体实施方式实施例l、 一种用于生长多晶硅棒的硅芯，其中该硅芯是采用多晶硅原料棒经过线 切割得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生长多晶硅棒的硅芯，其特征在于：该硅芯是采用多晶硅原料棒经过线切割得到的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林青云，玛太罗玛塞里，邱学彦，聂思武，曾雨竹，付家云，廖鸿，
申请(专利权)人：江西赛维LDK光伏硅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：36