用于在CVD反应器外部点燃硅棒的方法和设备技术

描述了一种用于在CVD反应器外部点燃硅棒的方法和装置，所述方法和装置用于制备在CVD反应器中得到后续处理的硅棒。在所述方法中，将硅棒安置在点燃装置内部，并且通过第一电源单元将第一电压施加到所述硅棒，其中所述电压足以点燃所述硅棒。随后，可选地，可通过电流并且/或者通过外部加热单元将所述硅棒加热至预定温度范围内的温度。随后，所述硅棒从所述点燃装置中移除，并且可暴露于CVD反应器内部的沉积工艺中。在CVD反应器外部点燃硅棒有利于使硅棒在沉积工艺过程中重新点燃。所述装置包括套管，所述套管具有用于容纳至少一根硅棒的腔室。在所述腔室中，布置了至少一对接触电极，以固持所述接触电极之间的至少一根硅棒。此外，设置了具有至少一个变压器的第一电源单元，其中所述变压器的每个输出端各自连接到一对接触电极中的一个接触电极。所述变压器包括足够高的开路电压，以预置所述硅棒中的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在CVD反应器外部点燃(ignite)硅棒的方法和设备，以及一种用于在硅棒上沉积硅的方法和设备。
技术介绍
在半导体和光伏领域中，已知(例如)可在亦称作CVD反应器的沉积反应器中根据西门子法(Siemens method)来生成高纯度娃棒。在此方法中，首先将细娃棒放置在反应器中。随后，硅在沉积工艺过程中沉积到这些细硅棒上，从而生成较粗硅棒。所述硅棒首先夹持在夹紧和接触装置中，其中这些夹紧和接触装置使得硅棒保持在所需方位并为所述硅棒提供电接触。所述硅棒中的两根硅棒在二者的自由末端处分别通过导电桥或由硅材料制成的桥而连接起来，从而经由位于反应器同一侧的接触装置而形成电路。然而，还可使所述硅棒在其相对的末端处发生电接触，即，在上方以及在下方发生电接触。所述硅棒被加热至预定处理温度，在此温度下蒸气或气相中的硅沉积到硅棒上。在沉积工艺过程中，通过预定电压下的电流以电阻加热的方式来加热所述硅棒，如果合适，还可通过外部加热单元来加热所述硅棒。沉积温度通常处于900°C与1200°C之间，并且尤其处于约1100°C。然而，沉积温度还可以是另一温度。开始时，硅棒具有高电阻。为了在硅棒中引发初始电流，首先必须施加高电压。在此过程中，硅棒从非导电状态改变至导电状态，这在下文中称作点燃。电阻在硅棒点燃之后显著减小，并且尤其在温度上升时减小。为了点燃硅棒并且随后将硅棒加热至预定处理温度，需要复杂多级电源，所述复杂多 级电源具有不同电源单元。此类电源可从(例如)DE102009021403A或DE102010020740A中了解，这些文献属于本申请案的申请者，但未在本申请案申请之前公开。具体而言，点燃工艺需要指定的电源单元。本专利技术待解决的问题在于，提供一种分别将CVD反应器中的点燃操作要求和点燃单元要求降低的方法和设备。
技术实现思路
根据本专利技术，所述问题可通过根据权利要求1或8所述的方法以及根据权利要求10或16所述的设备来解决。从属权利要求涉及本专利技术的进一步实施例。具体而言，提供了一种用于在CVD反应器外部点燃硅棒的方法，所述方法用于制备在CVD反应器中得到后续处理的硅棒。在所述方法中，将硅棒安置在点燃装置中，并且通过第一电源单元将第一电压施加到硅棒，其中所述电压足以点燃硅棒。随后，通过所述第一电源单元使硅棒导通电流，并且通过电流将硅棒的至少一部分加热至预定温度范围内的温度。随后，从点燃装置移除硅棒。专利技术人发现，硅棒一旦经历过点燃，在后续点燃工艺中，点燃该硅棒所使用的电压就可比第一次点燃所使用的电压低。因此，例如，在第二次点燃过程中，点燃硅棒所使用的电压可比第一次点燃所用的电压低30 %到40 %。因此，上文所述的方法可用于制备需进行后续CVD处理的硅棒，其中所述制备能简化CVD处理以及CVD处理所需的装置。具体而言，上述方法可充分简化后续CVD处理的点燃操作。优选地，在工艺过程中，气体氛围在硅棒安置于点燃装置中之后形成于硅棒周围，其中所述气体氛围的组成使得所述气体与所述硅棒在点燃和加热过程中不发生反应。为此，例如，所述气体氛围大体上由N2、H2、惰性气体或这些气体中的两种或两种以上气体的混合物构成。为了促使后续点燃事件发生，所述硅棒被加热至400°C到700°C范围内的温度，并且优选为加热至450°C到600°C区间内的温度。专利技术人发现，尽管仅一次点燃已经能促使后续点燃事件发生，但是，如果硅棒被加热至更高温度，那么效果甚至会更好。400°C到700°C，尤其是450°C到600°C的温度区间公认为是有利的温度范围，因为在此区间内，效果显著提升。然而，在更低和更高温度下，改变较小。最佳温度可取决于硅棒和硅棒的掺杂质。为了达到预定温度范围内的温度，可通过与硅棒间隔开的加热装置对至少一部分硅棒进行加热，尤其可通过使用红外辐射的加热装置来加热。以此方式，可减少对硅棒导通电流所用的电源单元的需求。此外，还可缩短硅棒在点燃装置中的驻留时间，因为加热工艺可得到加速。此外，加热装置还可在硅棒点燃之前加热硅棒，这样又可促进第一次点燃事件的发生。为了实现良好的点燃操作，优选的第一电压在8千伏到15千伏的范围内。 在一个实施例中，多根硅棒布置在点燃装置中，并且所述硅棒同时或顺次连接到第一电压，以便点燃娃棒并且随后对娃棒进行加热。此外，还提供了一种用于在硅棒上沉积硅的方法，所述方法在开始时执行上文所述的方法。随后，将多根之前经历过点燃且得到加热的硅棒安置在CVD反应器中，并且通过第二电源单元将第二电压施加给所述硅棒中的每一者，以便再次点燃硅棒。随后，通过第三电源单元将第三电压施加给所述硅棒中的每一者，从而将硅棒加热至另一个预定温度范围内的温度，其中第三电压低于第二电压。此外，气体氛围形成于CVD反应器中,所述气体氛围使得硅至少在其他预定温度范围内沉积到所述硅棒上。在CVD反应器外部预点燃硅棒有利于使硅棒在CVD反应器中 重新点燃，并且硅棒在CVD反应器中的驻留时间可减少。此外，在上述方法中，CVD反应器的构造可得到简化，因为CVD反应器中的第二次点燃所需的电压低于第一次点燃所需的电压。从这个意义上讲，优选的第二电压也低于第一电压。根据本专利技术，一种用于在CVD反应器外部点燃硅棒的装置，用以制备在CVD反应器中得到后续处理的硅棒，所述装置中包括:套管，其具有用于容纳至少一根硅棒的腔室；至少一对接触电极，其位于所述腔室中以固持所述电极之间的硅棒；以及第一电源单元。第一电源单元包括至少一个变压器，其中所述变压器的每个输出端连接到一对接触电极中的一个接触电极，并且其中所述变压器包括开路电压，所述开路电压足够高，足以预置(initialize)所述硅棒中的电流。通过此装置，可获得上文所述有关所述方法的益处。所述变压器所包括的开路电压可处于8千伏到15千伏的范围内，以便可靠且快速地点燃硅棒。优选地，所述装置包括用于调节腔室中的预定气体氛围的构件，以防止(例如)硅棒在点燃事件期间以及后续加热工艺过程中发生氧化。此外，可设置至少一个加热装置，其中所述加热装置布置成:可借助于辐射能量来加热腔室内部的硅棒。具体而言，所述加热装置可包括红外辐射器或发射器，所述红外辐射器或发射器无需接触便能使能量与硅棒发生良好的耦合作用。为了在无需执行硅棒之间的装载/卸载操作的情况下同时或顺次点燃多根硅棒，将多个接触电极设置在腔室中。此外，提供了一种用于在硅棒上沉积硅的设备，所述设备包括上文所述的装置以及CVD反应器。在此设备中，CVD反应器包括用于固持多根硅棒的多个接触电极、至少一个第二电源单元和至少一个第三电源单元以及用于在CVD反应器中形成气体氛围的构件，从而在预定温度范围内的温度下将硅沉积到硅棒上。所述第二电源单元包含变压器，所述变压器具有足以点燃硅棒的开路电压。所述第三电源适用于引导电流通过所述硅棒，所述电流高于第二电源单元的变压器的短路电流。附图说明接下来，将参照附图更详细地阐释本专利技术，在附图中:图1所示为用于在CVD反应器外部点燃硅棒的装置的示意性图示。 图2为根据本专利技术的用于执行CVD方法的设备的示意图。具体实施例方式使用于说明书的以下部分中并且分别涉及位置和方向的术语主要涉及图式中的说明。因此，这些术语不应视作是限制性的。即使这些术语可能涉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.23 DE 102010032103.6;2010.08.09 US 61/371,1.一种用于在CVD反应器外部点燃硅棒的方法，用以制备在CVD反应器中得到后续处理的硅棒，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 将硅棒安置在点燃装置中； 通过第一电源单元将第一电压施加到所述硅棒，其中所述电压足以点燃所述硅棒； 通过所述第一电源使所述硅棒导通电流，从而将所述硅棒加热至预定温度范围内的温度；以及 从所述点燃装置中移除所述硅棒。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅棒周围的气体氛围形成于所述点燃装置中，其中所述气体氛围的组成使得所述气体与所述硅棒在点燃和加热过程中不发生反应。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述气体氛围大体上由N2、H2、惰性气体或这些气体中的两种或两种以上气体的混合物组成。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述硅棒被加热至400°C到700°C范围内的温度，并且优选为加热至450°C到600°C范围内的温度。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述硅棒至少有一部分是由加热装置来加热，所述加热装置与所述硅棒间隔开。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一电压处于8千伏到15千伏的范围内。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，多根硅棒安置在所述点燃装置中，并且其中所述多根硅棒同时或顺次连接到所述第一电压，以点燃所述硅棒并可选地加热所述硅棒。8.一种用于在娃棒上沉积娃的方法，其特征在于，所述方法包括根据权利要求1到7中任一权利要求所述的方法，随后所述用于在硅棒上沉积硅的方法具有以下步骤: 将多根之前经历过点燃且可选地得到加热的硅棒安置在CVD反应器中； 通过第二电源单元，将第二电压施加给所述硅棒中的每一者，从而点燃所述CVD反应器内部的所述硅棒； 将第三电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：威尔佛莱德·福玛，
申请(专利权)人：山特森西特股份有限公司，
类型：
国别省市：