專利名稱：用于薄硅棒的夾持和接觸裝置的制作方法
用于薄硅棒的夾持和接觸裝置本發(fā)明涉及一種用于將薄硅棒安裝在硅沉積反應(yīng)器中并且與薄硅棒進(jìn)行電接觸的夾持和接觸裝置，該夾持和接觸裝置包括通常由石墨構(gòu)成的棒保持件，用以接納薄硅棒的相應(yīng)端部。已知在半導(dǎo)體和光伏技術(shù)中，例如根據(jù)西門子(Siemens)法在氣相沉積反應(yīng)器、 尤其在化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器中生產(chǎn)高純度的硅棒。為此，首先將薄硅棒接納在反應(yīng)器中，此后在沉積工藝中，硅沉積在薄硅棒上。通常，薄硅棒借助夾持和接觸裝置而被接納，一方面以所希望的朝向來接納該薄硅棒，另一方面提供電接觸。由于在沉積工藝中，使用具有預(yù)定電壓的電流來借助電阻加熱將薄硅棒加熱至一定溫度，在該溫度下發(fā)生汽相或氣相的硅在薄硅棒上的沉積，因此要求進(jìn)行電接觸。沉積溫度是900°C到1340°C，通常是1100°C到 1200°C。溫度不應(yīng)超過上限值，這是由于這會(huì)造成薄硅棒破裂或熔化的風(fēng)險(xiǎn)。如果發(fā)生溫度超過上限值的情況，通常須終止沉積，且硅沉積反應(yīng)器須在充分冷卻之后打開，以利用新的薄硅棒來替換受損的薄硅棒。由于硅沉積反應(yīng)器首先需要進(jìn)行冷卻，且須在可打開之前進(jìn)行氣體交換，因而這會(huì)消耗大量時(shí)間，由此導(dǎo)致顯著的產(chǎn)量損失。 此外，這會(huì)導(dǎo)致材料損耗。DEl 187 098 A描述了用于生產(chǎn)上述類型的硅棒的設(shè)備和方法。用于執(zhí)行該方法的設(shè)備主要包括由玻璃或石英制成的反應(yīng)容器，其中兩個(gè)薄硅棒自由站立地接納在由純碳或石墨制成的棒保持件中。薄硅棒在它們的相應(yīng)自由上端處經(jīng)由硅或純碳制導(dǎo)電電橋而彼此連接，以經(jīng)由相應(yīng)的棒保持件、薄硅棒以及電橋形成電路，并且便于上述電阻加熱。反應(yīng)容器由反應(yīng)器缸體且替代地由附加加熱電阻所封閉。當(dāng)薄硅棒接納在反應(yīng)器中時(shí)，它們通過上述電阻加熱并且通過可選地附加加熱元件而加熱至沉積溫度。在到達(dá)沉積溫度之后，將諸如四氯化硅或三氯硅烷之類的含硅氣體和諸如氫之類其它氣體的混合物引到反應(yīng)容器中。替代地，甲硅烷或碘化硅可用作含硅氣體。在更新的用于涂敷薄硅棒的設(shè)備中，通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過兩個(gè)的薄硅棒彼此相鄰地設(shè)置并且同時(shí)涂敷。在此種情形中，總是有兩個(gè)相鄰的薄硅棒通過導(dǎo)電電橋彼此連接，并且在基端通過棒保持件連接于電源。當(dāng)使用電阻加熱對(duì)薄硅棒進(jìn)行電加熱時(shí)，須注意不要超過預(yù)定溫度，尤其是在將薄硅棒加熱至沉積溫度時(shí)、以及在沉積工藝的第一時(shí)段過程中時(shí)。然而，在此棒保持件會(huì)產(chǎn)生問題。主要由石墨構(gòu)成的棒保持件通常包括具有盲孔形式的圓錐形錐狀接納空間，而薄硅棒從上方插到該接納空間中。這致使棒保持件和薄硅棒之間產(chǎn)生錐狀連接部分。所插入的薄硅棒通常具有直徑在6到IOmm之間的圓形或方形橫截面。須高精度地實(shí)現(xiàn)接納空間的錐度，以在桿保持件和薄硅棒之間提供充分的機(jī)械和電接觸，從而產(chǎn)生高的制造成本。棒保持件在盲孔的區(qū)域中具有槽，從而在加熱時(shí)，允許一定的公差補(bǔ)償并且在一定限度內(nèi)減小機(jī)械應(yīng)力。具體地說，硅棒由棒保持件而產(chǎn)生的電接觸是關(guān)鍵性的。當(dāng)薄硅棒包括方形橫截面，則沿邊緣進(jìn)行電氣和機(jī)械接觸。因此，接觸面相當(dāng)小，且邊緣上的機(jī)械應(yīng)變會(huì)易于導(dǎo)致?lián)p壞。此外，沿著邊緣會(huì)產(chǎn)生高的電接觸電阻。然而，采用具有圓形橫截面的薄硅棒，則沿薄硅棒的整個(gè)周緣、沿著周向線來進(jìn)行電氣和機(jī)械接觸。尤其是在加熱工藝開始時(shí)，接觸加熱區(qū)域在石墨和硅的接觸點(diǎn)處產(chǎn)生，從而可能會(huì)由于機(jī)械應(yīng)力而致使薄硅棒熔化或破裂。這會(huì)引起上述不希望的后果，即中斷該沉積工藝，并且以復(fù)雜的程序重新匹配硅沉積反應(yīng)器。具體地說，當(dāng)接觸加熱區(qū)域變得非常大、即超過棒直徑的約1/4，或者當(dāng)接觸加熱沿圓形薄硅棒的整個(gè)圓周定位時(shí)，薄硅棒會(huì)破裂。本發(fā)明所要解決的問題是提供一種用于薄硅棒的夾持和接觸裝置，該夾持和接觸裝置避免上述問題中的一個(gè)或若干個(gè)。本發(fā)明所解決的問題通過如權(quán)利要求1所述的夾持和接觸裝置而解決。本發(fā)明的又一些實(shí)施例可從各從屬權(quán)利要求中得到。具體地說，提供一種用于將薄硅棒安裝在硅沉積反應(yīng)器中并且與薄硅棒進(jìn)行電接觸的夾持和接觸裝置，該夾持和接觸裝置具有用于接納薄硅棒的一端的棒保持件，其中，該棒保持件包括圍繞用于薄硅棒的接納空間設(shè)置的至少三個(gè)接觸元件，且每個(gè)接觸元件形成面朝接納空間的接觸面，用以電氣地且機(jī)械地與薄硅棒接觸，其中相鄰接觸元件的接觸面互相隔開。這在薄硅棒的棒保持件處產(chǎn)生可與薄硅棒的形狀相匹配的限定數(shù)量的電氣和機(jī)械接觸面。接觸面之間的距離防止可能存在的接觸熱區(qū)域的“移動(dòng)”，由此減小薄硅棒熔化或破裂的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)由限定的接觸面，與使用已知錐形連接件相比，可設(shè)定顯著較大的電流，由此使得薄硅棒到達(dá)較高溫度且尤其實(shí)現(xiàn)較快的溫度上升。此外，材料由于石墨的較小橫截面積而變得更熱，從而在石墨和硅之間產(chǎn)生強(qiáng)機(jī)械阻力連接。這些接觸面可平行于棒保持件的縱向軸線延伸，以較佳地允許在相當(dāng)大的區(qū)域上進(jìn)行接觸，該棒保持件縱向軸線可與薄硅棒的縱向軸線相對(duì)應(yīng)。為此，接觸面可以是帶形的，且尤其可與薄硅棒的輪廓相匹配。在上下文中，帶形應(yīng)被理解成接觸面包括基本上小于薄硅棒周緣的寬度，其中所有接觸面寬度的總和小于薄硅棒的周緣。所有接觸面寬度的總和可小于或者大致等于薄硅棒周緣的一半。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，接觸元件可相對(duì)于彼此、尤其是朝接納空間運(yùn)動(dòng)。這會(huì)使得薄硅棒的一端首先自由地接納在接納空間中，然后通過接觸元件朝彼此的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而由接納空間中的接觸面所固定地夾持。因此，其結(jié)果是薄硅棒在接納空間中良好的機(jī)械和電氣接觸。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，接觸元件在其下端處形配地和/或壓配地與薄硅棒接觸。 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，接觸元件在其下端處壓配地與薄硅棒接觸。
有利的是，棒保持件設(shè)計(jì)成兩件式，包括基部元件和夾持元件，且夾持元件包括接觸元件?；吭芍貜?fù)使用，而夾持元件被視作損耗元件，且對(duì)于每個(gè)新的薄硅棒，須使用新的夾持元件。這是由于夾持元件與硅的強(qiáng)連接而受損所導(dǎo)致的，因?yàn)?，?dāng)硅在硅生長(zhǎng)工藝中持續(xù)地變得較厚時(shí)、硅棒長(zhǎng)到夾持元件中。夾持元件可形配地且輕微壓配地連接于基部元件，從而能易于替換夾持元件。當(dāng)然，棒保持件還可包括多個(gè)部件，即該棒保持件可包
5括兩個(gè)以上部件。在一實(shí)施例中，基部元件包括錐形容座、尤其是圓錐形容座，而夾持元件包括相對(duì)應(yīng)的錐形輪廓。當(dāng)將夾持元件插到凹槽中或者從凹槽中取出夾持元件時(shí)，此種設(shè)計(jì)一方面允許接觸元件相對(duì)于彼此自動(dòng)對(duì)中，另一方面使得夾持元件易于操縱?；吭腥葑腻F形以及夾持元件的錐形輪廓的尺寸較佳地被設(shè)計(jì)成夾持元件進(jìn)入容座的運(yùn)動(dòng)致使接觸元件朝彼此運(yùn)動(dòng)，以減小接納空間。接觸元件朝彼此的運(yùn)動(dòng)較佳地垂直于它們的接觸面而發(fā)生。這樣，當(dāng)將夾持元件插到容座中時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)于接納在接納空間中的薄硅棒的自動(dòng)夾持。于是，可實(shí)現(xiàn)具有高接觸壓力的楔入效應(yīng)，這可致使在接觸元件和薄硅棒之間的接觸阻力減小。在相當(dāng)大區(qū)域上進(jìn)行夾持減小機(jī)械應(yīng)力，由此減小薄硅棒傾覆的風(fēng)險(xiǎn)?？墒紫葘A持元件松散地插到容座中，從而接納空間未發(fā)生減小。然后，可將薄硅棒自由地引到接納空間中，在此之后夾持元件才最終較深地推到容座中，以產(chǎn)生對(duì)薄硅棒的夾持。在此，尤其有利的是，除了夾持元件和基部元件之外，并不需要附加元件來產(chǎn)生夾持，由此構(gòu)造是簡(jiǎn)單的。此外，插到沉積反應(yīng)器中的元件質(zhì)量減小，這便于加熱至沉積溫度。此外，附加元件會(huì)是污染源，或者在工藝過程中會(huì)被污染，從而這些附加元件須定期替換和/或清潔。為了獲得合理且限定的夾持，如果接觸元件的運(yùn)動(dòng)垂直于它們的接觸面而發(fā)生， 則是有利的。這可通過夾持元件和/或容座的相應(yīng)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)合理且限定的夾持，還可使接觸元件的接觸面與薄硅棒的輪廓相匹配，以在相當(dāng)大的區(qū)域上接觸薄硅棒。例如，圓形薄硅棒的接觸面可在一個(gè)平面中具有與薄硅棒的曲率相對(duì)應(yīng)的曲率，而角形薄硅棒的接觸面可具有在相當(dāng)大區(qū)域上延伸的接觸面。在一個(gè)實(shí)施例中，接觸元件以均勻的間距圍繞接納空間設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)薄硅棒的對(duì)稱接觸。在對(duì)于具有方形橫截面的薄硅棒的第一替代方式中，夾持元件例如包括四個(gè)狹窄接觸元件，這些狹窄接觸元件具有以90 °偏移設(shè)置的狹窄接觸面。在第二替代方式中，用于具有圓形橫截面的薄硅棒的夾持元件例如包括三個(gè)具有狹窄接觸面的接觸元件，這些接觸元件相對(duì)于彼此設(shè)置成偏離120°，并且包括與薄硅棒的曲率相對(duì)應(yīng)的曲率。在一個(gè)特定實(shí)施例中，接觸元件至少在它們被插入之前是借助連接元件而互相連接的分離元件。分離元件允許有利于夾持的撓性，同時(shí)連接元件便于接觸元件在被使用之前作為單個(gè)單元來操縱。接觸元件之間的連接元件可以是撓性的和/或可包括預(yù)定斷點(diǎn)， 以允許接觸元件之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于簡(jiǎn)單的構(gòu)造來說，接觸元件和連接元件可一體地形成，并且例如可從石墨工件中加工得到。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，設(shè)有卡環(huán)，該卡環(huán)可附連于基部元件，使得用于接觸元件的容座形成在卡環(huán)和基部元件之間，其中，容座的尺寸被設(shè)計(jì)成在將卡環(huán)附連于基部元件時(shí)，使接觸元件相對(duì)于彼此運(yùn)動(dòng)、尤其是朝接納空間運(yùn)動(dòng)。此種卡環(huán)如果必要的話可提高接觸元件在基體中的穩(wěn)定性，且如果必要的話，可實(shí)現(xiàn)用于薄硅棒的增大夾持力?？ōh(huán)例如可通過螺紋連接在基部元件上，或者可通過快速釋放機(jī)構(gòu)而夾持于基部元件。在此，卡環(huán)例如可包括具有與接觸元件的錐形輪廓相適應(yīng)的錐形內(nèi)壁的孔，從而提供接觸元件的運(yùn)動(dòng)。卡環(huán)并不必要是導(dǎo)電的，且應(yīng)包括充分牢固且耐溫的材料。根據(jù)本發(fā)明的夾持和接觸裝置可有利地影響硅沉積反應(yīng)器中的工藝控制，這是由于在薄硅棒的加熱工藝開始時(shí)，硅烷蒸氣或蒸汽的供給已發(fā)生。經(jīng)由接觸面，可在加熱工藝開始時(shí)、尤其在接觸面區(qū)域中實(shí)現(xiàn)高溫，其結(jié)果是所供給的硅烷蒸氣沉積在較熱區(qū)域上，這導(dǎo)致薄硅棒在這些區(qū)域中對(duì)較小損壞(如果存在的話)自行修復(fù)。下文中，參見附圖借助不同的實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明；附圖中示出以下內(nèi)容

圖1是棒保持件的示意平面圖，其中所插入的薄硅棒具有方形橫截面；圖2是圖1所示棒保持件的示意性側(cè)視圖；圖3是圖2所示棒保持件的示意性側(cè)視圖，其中插有薄硅棒；圖4是沿圖1的線IV-IV所得到的圖1所示棒保持件的示意性剖視圖，其中未示出薄硅棒；圖5是替代性的棒保持件的示意性平面圖，該棒保持件插有根據(jù)鉆頭夾的原理而設(shè)計(jì)的、具有圓形橫截面的薄硅棒；圖6是沿圖5中線VI-VI所得到的圖5所示棒保持件的示意性剖視圖；圖7是根據(jù)另一替代方式的棒保持件的示意性平面圖；以及圖8是沿線VI-VI所得到的圖7所示棒保持件的示意性剖視圖。在以下說明書中所使用的術(shù)語頂部、底部、右方以及左方與附圖中所示的相對(duì)應(yīng)， 并且，雖然這些術(shù)語可指代較佳的朝向，但并不以限制方式來示出這些術(shù)語。圖1示出根據(jù)第一實(shí)施例的棒保持件1的示意性平面圖。棒保持件1例如由石墨構(gòu)成，并且被顯示為帶有具有方形橫截面的所插入薄硅棒2。圖2和3各自示出圖1所示棒保持件的側(cè)視圖，其中圖2示出未插有薄硅棒2的棒保持件，而圖3示出插有薄硅棒2的棒保持件。圖4示出沿圖1的線IV-IV所得到的圖1所示棒保持件的示意性剖視圖，其中為了便于說明而未示出薄硅棒。此種棒保持件1在硅沉積反應(yīng)器(未示出)中用于生成具有較大直徑的硅棒，并且其使用目的是在沉積工藝中將薄硅棒保持于基本上自由站立位置，且與薄硅桿電接觸， 如同上文所描述的那樣。應(yīng)將基本上自由站立理解成薄硅棒的一個(gè)端部被接納并保持在棒保持件中，而薄硅棒的主要部分從棒保持件中自由突出并且暴露于沉積反應(yīng)器中的生產(chǎn)氣體氣氛中。棒保持件通常成對(duì)設(shè)置，以經(jīng)由棒保持件、接納在該棒保持件中的薄硅棒以及位于薄硅棒2的對(duì)應(yīng)自由端部處的相應(yīng)導(dǎo)電連接件而形成電路。此種電路使得薄硅棒2能協(xié)同電源一起進(jìn)行電阻加熱，以如上所述地將薄硅棒2加熱至沉積溫度。在圖4中可見，棒保持件包括基部元件7和夾持元件8，這兩個(gè)元件被設(shè)計(jì)成單獨(dú)的部件。夾持元件8用于接納薄硅棒并且與該薄硅棒電接觸，并且，由于該夾持元件在沉積工藝中與薄硅棒進(jìn)行接觸，從而是一次性使用的。基部元件7用于接納并固定夾持元件8， 并且，由于該基部元件在沉積工藝中遠(yuǎn)離薄硅棒2，因而可多次使用。基部元件具有柱形基本形狀，且該柱形基本形狀在上端處是圓錐形的。該圓錐形上端包括凹槽，該凹槽沿向下方形朝基部逐漸縮小。該凹槽延伸到基部元件的圓錐形部分中。夾持元件8包括下基部3以及沿著向上的方向從該下基部延伸的四個(gè)接觸元件 4. 1,4. 2,4. 3,4. 4?；?的下表面成形為與基部元件7的凹槽相適應(yīng)，以匹配地接納在該凹槽中。上表面成形為是平坦的。由于凹槽的錐形和基部3的對(duì)應(yīng)形式，當(dāng)將夾持元件8 插到基部元件中時(shí)，發(fā)生接觸元件相對(duì)于彼此的自對(duì)中?；?具有平坦上表面，該平坦上表面在其附近包括傾斜部分，其中該斜面與基部元件7的錐形的斜面相對(duì)應(yīng)。
接觸元件4. 1,4. 2,4. 3,4. 4從基部3的上表面延伸，且每個(gè)接觸元件從側(cè)向看具有大體直角三角形的形狀(參見圖4)。接觸元件設(shè)置成一個(gè)直角邊平行于基部3的上表面，而另一個(gè)直角邊垂直于該上表面。接觸元件4. 1,4. 2,4. 3,4. 4朝向表面中心徑向地定向且隔開，以在它們之間形成接納空間。這些接觸元件4. 1,4. 2,4. 3,4. 4相對(duì)于彼此設(shè)置成90°的等角度間距，且它們垂直于基部上表面的相應(yīng)直角邊向內(nèi)指向接納空間。接觸元件4. 1,4. 2,4. 3,4. 4的相應(yīng)斜邊指向外并且形成斜面，其中該斜面與基部元件7的錐形的斜面相同。在圖4中可見，三角形的自由上角是截頂?shù)?，以避免產(chǎn)生刺突，該刺突容易致使該區(qū)域中的接觸元件受損，或者會(huì)致使薄硅棒2受損。接觸元件4. 1,4. 2,4. 3、4. 4沿它們平行于棒保持件的縱向軸線A的內(nèi)表面而形成條形接觸面。如在圖1和3中最佳地示出的，接觸面沿其邊緣面、在相應(yīng)邊緣面寬度中心與接納在接納空間中的具有方形橫截面的薄硅棒相接觸。接觸面的寬度應(yīng)較佳地分別與最大為薄硅棒2的邊緣面寬度的50%相對(duì)應(yīng)。圖5示出替代性棒保持件6的示意性平面圖，該棒保持件6具有根據(jù)鉆頭夾原理而設(shè)計(jì)的、用于具有圓形橫截面的薄硅棒3的容座。圖6示出沿圖5中的線VI-VI所得到的棒保持件6的示意性剖視圖。棒保持件6和相對(duì)應(yīng)的薄硅棒3能以與上文所述相同的方式插到容座中。在圖6中可最佳示出的，棒保持件6包括與上述基部元件相對(duì)應(yīng)的基部元件7和與上述夾持元件相對(duì)應(yīng)的夾持元件8。夾持元件8是夾持單元(在圖中未進(jìn)一步示出)的一部分，且該夾持單元除了夾持元件8以外包括卡環(huán)9。夾持元件8用于與該薄硅棒3進(jìn)行電接觸和機(jī)械接觸，并且，由于該夾持元件在沉積工藝中與薄硅棒接觸，因而是一次性使用的?；吭?用于接納并固定夾持元件8，并且，由于該基部元件在沉積工藝中遠(yuǎn)離薄硅棒2，因而可多次使用?？ōh(huán)9用于相對(duì)于基部元件而夾持該夾持元件8，如同下文描述的那樣，并且，由于在沉積工藝中遠(yuǎn)離薄硅棒2，因而可多次使用?；吭?包括柱形基部形狀，且包括大體平坦的上表面，夾持元件8可放置在該上表面上。夾持元件由三個(gè)接觸元件5. 1,5. 2以及5. 3構(gòu)成，與上述接觸元件類似，如果從側(cè)向看的話，每個(gè)接觸元件具有基本上直角三角形的形狀。每個(gè)接觸元件5. 1,5. 2以及5. 3 設(shè)置成一個(gè)直角邊平行于基部元件7的上表面，而另一個(gè)直角邊垂直于該上表面。接觸元件5. 1,5. 2以及5. 3朝表面中心徑向地定向且隔開，以在它們之間形成接納空間。這些接觸元件5. 1、5. 2以及5. 3相對(duì)于彼此設(shè)置成120°的等角度間距，且它們垂直于基部上表面的相應(yīng)直角邊向內(nèi)指向接納空間。接觸元件5. 1,5. 2以及5. 3的相應(yīng)斜邊指向外并且形成斜面，其中該斜面與基部元件7的錐形的斜面相同。因此，這三個(gè)接觸元件5. 1,5. 2以及 5. 3刻劃出錐體輪廓的各部分。如可從圖5看出的，三角形的自由上角也是截頂?shù)?。接觸元件5. 1,5. 2以及5. 3沿它們平行于棒保持件的縱向軸線A而延伸的內(nèi)表面形成條形接觸面。接觸面為圓形且與圓形薄硅棒3的形式相匹配，從而為接納在接納空間中的薄硅棒3提供良好的接觸。接觸面在最大為薄硅棒圓周的50%上與薄硅棒3接觸。接觸元件5. 1,5. 2以及5. 3各自是單獨(dú)的元件，這些元件可朝向彼此運(yùn)動(dòng)，并且至少在它們被插入之前、借助連接元件而彼此連接。卡環(huán)9基本上是杯形的并且具有包括孔10的基部以及都垂直于基部的周緣側(cè)部。當(dāng)使用時(shí)，以相反的朝向來使用卡環(huán)9，即如圖6所示，使其側(cè)壁指向下地使用卡環(huán)。側(cè)壁可沿其內(nèi)周緣設(shè)有緊固裝置，該緊固裝置與基體7上的相應(yīng)緊固裝置協(xié)配，以相對(duì)于基體安裝卡環(huán)9。側(cè)壁上的內(nèi)螺紋和基體上的外螺紋或者用于快速釋放的對(duì)應(yīng)元件或者卡口式緊固件可被認(rèn)為是緊固裝置的示例。當(dāng)然，也可設(shè)有其它緊固裝置?？?0中心成形，孔10的內(nèi)壁具有與接觸元件5. 1,5. 2以及5. 3的斜面相對(duì)應(yīng)的斜面，且該斜面沿向外的方向指向。在圖6中可見，接觸元件5. 1、5. 2以及5. 3可部分地接納在卡環(huán)9和基部元件7之間，并且可部分地向外延伸通過卡環(huán)中的中心孔10。然后，中心孔的斜面與接觸元件5. 1,5. 2以及5. 3的指向外的斜面相配合。接觸元件5. 1,5. 2以及 5. 3可借助此種配合朝彼此運(yùn)動(dòng)，以減小形成在其中的用于薄硅棒3的接納空間，并固定地夾持所接納的薄硅棒3。圖6示出卡環(huán)9如何放置在接觸元件5上以及卡環(huán)9如何能夠通過朝向基部元件7的軸向運(yùn)動(dòng)以類似于鉆頭夾的方式將接觸元件5. 1、5.2以及5.3壓靠于薄硅棒3(未示出)的下端周圍。為此，卡環(huán)9可如圖6所示螺紋連接于基部元件7，或者可借助快速釋放機(jī)構(gòu)夾持于該基部元件7。雖然在具有卡環(huán)的本實(shí)施例中示出有三個(gè)接觸元件，然而在替代實(shí)施例中，可使用與待插入的薄硅棒的形狀相對(duì)應(yīng)的四個(gè)或四個(gè)以上的接觸元件。當(dāng)然，不具有卡環(huán)的替代實(shí)施例也可設(shè)有三個(gè)接觸元件或者超過所說明的四個(gè)接觸元件。根據(jù)本發(fā)明，棒保持件1和薄硅棒2、3之間的電氣和機(jī)械接觸面的數(shù)量通過在棒保持件ι (圖1)上形成四個(gè)限定接觸元件4. 1,4. 2,4. 3,4. 4、或者通過在棒保持件6 (圖4) 上形成三個(gè)接觸元件5. 1,5. 2以及5. 3而最小化，且這些接觸元件沿縱向定向以條形電氣地和機(jī)械地連接于薄硅棒2。四個(gè)接觸元件4設(shè)置成彼此偏離90°，而三個(gè)接觸元件5.1、 5. 2、5. 3設(shè)置成彼此偏移120°。接觸元件4、5如圖1和2所示以形配方式、或者如圖4、5所示通過形成狹窄接觸面以形配和壓配方式在其下端與薄硅棒2、3接觸。棒保持件1可設(shè)計(jì)成兩件式并可包括如圖所示的基部元件7和夾持元件8，或者棒保持件1可設(shè)計(jì)成單件。一方面，本發(fā)明在薄硅棒2、3和棒保持件1之間產(chǎn)生限定數(shù)量的狹窄的電氣和機(jī)械接觸面，另一方面，接觸元件4、5和薄硅棒2、3的接觸面之間的增大距離防止可能仍存在的接觸加熱區(qū)域的“移動(dòng)”，該“移動(dòng)”是由于接觸面的公差問題所引起的。具體地說，對(duì)于具有方形橫截面的薄硅棒2來說，避免沿它們角部的接觸。于是，可設(shè)定顯著較大的電流，從而使薄硅棒2、3產(chǎn)生較高的溫度并便于加速加熱。此外，由于較小直徑的石墨、即由于限定的狹窄接觸面，材料變得更熱，致使石墨和硅之間的機(jī)械彈性連接更緊密。在薄硅棒2、3的加熱工藝開始時(shí)硅烷蒸氣和蒸汽已同時(shí)引入的情況下，根據(jù)本發(fā)明的夾持和接觸裝置可有利地用在沉積反應(yīng)器中。由于在加熱工藝開始時(shí)，在棒保持件1和薄硅棒2、3的接觸面已產(chǎn)生較高的溫度， 因而這可致使所引入的硅烷蒸氣或氣體沉積在較熱區(qū)域上，這致使薄硅棒2、3自行修復(fù)。 這導(dǎo)致穩(wěn)定性增加。圖7示出根據(jù)另一替代實(shí)施例的用于圓形薄硅棒13的棒保持件16的示意性平面圖，而圖8示出沿圖7中的線VIII-VIII所得到的該棒保持件16的示意剖視圖，且在該視圖中并未示出薄硅棒。該薄硅棒16設(shè)置成用于圓形薄硅棒13，并且能以上述方式插入。在圖8中最佳示出，棒保持件16包括與上文所述元件相對(duì)應(yīng)的基部元件17和夾持元件18。該基部元件17具有柱形形狀，并且在其下端和上端中的每個(gè)端部處具有錐形凹槽20。這些凹槽相對(duì)于基部元件的中心平面鏡像對(duì)稱，使得該基部元件17在橫截面上基本上形成H形狀。該基部元件17相對(duì)于棒保持件16的縱向軸線A旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。下凹槽20用于接納反應(yīng)器側(cè)一側(cè)上的接觸元件，該基部元件17由該接觸元件接納在反應(yīng)器中，并且經(jīng)由該接觸元件發(fā)生基部元件的電接觸。然而，還能以其它方式在反應(yīng)器中提供對(duì)應(yīng)的支承和電接觸，從而還可省略下凹槽20。上凹槽20用于接納夾持元件18， 這將在下文進(jìn)行解釋。夾持元件18包括三個(gè)單獨(dú)的接觸元件25，這些接觸元件25經(jīng)由連接片沈而彼此連接。在圖7所示的平面圖中可見，接觸元件25經(jīng)由連接片沈相對(duì)于彼此以等角度間距設(shè)置，且每個(gè)接觸元件25朝共同的中心徑向延伸。接觸元件25的徑向地面向內(nèi)的表面觀(內(nèi)表面)在它們之間形成用于薄硅棒的接納空間30。在圖7所示的平面圖中可見，接觸元件25的內(nèi)表面觀與薄硅棒的曲率相匹配。沿著棒保持件16的縱向中心軸線A的方向，內(nèi)表面觀是平直的并且平行于該縱向中心軸線A延伸。在圖7中可見，接觸元件的側(cè)表面32定向成銳角，使得接觸元件25沿徑向方向而寬度增大。然而，沿著夾持元件16的縱向中心軸線A的方向，側(cè)表面是平行的。因此，接觸元件25的徑向地面向外的表面34(外表面))比內(nèi)表面觀寬。在圖7所示的平面圖中可見，外表面34包括與凹槽20相匹配的曲率。此外，在圖 8中可見，外表面34相對(duì)于內(nèi)表面觀定向成銳角，使得接觸元件25朝底部逐漸縮小。外表面34包括與凹槽20的錐形的斜面相對(duì)應(yīng)的斜面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)注意到，當(dāng)將夾持元件18推到凹槽20中時(shí)，接觸元件25沿縱向中心軸線A的方向朝彼此推動(dòng)。連接片沈在相鄰的接觸元件25之間延伸，一個(gè)連接片設(shè)在接觸元件25的上方區(qū)域和下方區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域中。連接片設(shè)置成使得接觸元件相對(duì)于彼此保持預(yù)定角度關(guān)系。當(dāng)接觸元件25朝彼此運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接片沈變形并且如果必要的話在預(yù)定斷點(diǎn)處破裂。因此，連接片主要用于在將接觸元件25插到基體17之前使接觸元件25相對(duì)于彼此保持預(yù)定關(guān)系。在插入過程中，此種關(guān)系可改變，這可通過連接片的撓性來實(shí)現(xiàn)，或者通過例如在預(yù)定斷點(diǎn)破壞連接片來實(shí)現(xiàn)。接觸元件25和連接片沈可由相同的或不同的材料單獨(dú)地或一體地形成。雖然連接片沈在附圖中示作位于接觸元件25的側(cè)表面32之間，但應(yīng)注意到的是，還可提供其它連接件，使得當(dāng)接觸元件25插到凹槽20中時(shí)，允許接觸元件25之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但在插入之前使接觸元件25相對(duì)于彼此保持預(yù)定關(guān)系。這樣，例如可提供星形連接元件，該星形連接元件在接觸元件25的內(nèi)表面觀之間延伸，并且同時(shí)用作接觸元件25 之間的接納空間30的下部邊界。還可完全忽略摒除元件25之間的任何連接件。為了尤其是在接觸元件25互相連接時(shí)簡(jiǎn)化接觸元件25的操縱，則例如用于接觸元件25的導(dǎo)向件可設(shè)在基部元件17中的凹槽20中。這些導(dǎo)向件能夠以預(yù)定角度關(guān)系設(shè)置，以能夠接納并引到單個(gè)接觸元件。應(yīng)進(jìn)一步注意到，在根據(jù)圖7和圖8所示的實(shí)施例中還可提供三個(gè)以上的接觸元件25，例如四個(gè)具有方形橫截面的薄硅棒。在此種情形中，接觸元件25的內(nèi)表面28會(huì)形成為平面的而非彎曲的。通常應(yīng)注意到，接觸元件的用作接觸面的內(nèi)表面觀可與薄硅棒的接觸面相匹配。接觸元件25和基部元件17由導(dǎo)電材料制成，且至少接觸元件通常由石墨制成。 上文參照較佳實(shí)施例而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不局限于特定實(shí)施例。具體地說，應(yīng)包含有不同實(shí)施例的元件的組合或替換。例如，根據(jù)圖7和圖8所示的實(shí)施例可結(jié)合卡環(huán)9而使用。
權(quán)利要求
1.用于將薄硅棒安裝在硅沉積反應(yīng)器中并且與所述薄硅棒進(jìn)行電接觸的夾持和接觸裝置，所述夾持和接觸裝置具有用于接納所述薄硅棒的一端的棒保持件(1、6、16)，其特征在于，所述棒保持件(1、6、16)包括圍繞用于所述薄硅棒(2、3、13)的接納空間(30)設(shè)置的至少三個(gè)接觸元件(4、5、25)，且每個(gè)接觸元件形成面朝所述接納空間的接觸面(28)，用以電氣地且機(jī)械地與所述薄硅棒(2、3、13)接觸，其中相鄰接觸元件(4、5、25)的接觸面(28) 隔開。
2.如權(quán)利要求1所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述接觸面(28各自平行于所述棒保持件(1、6、16)的縱向軸線A延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述接觸面(28)是條形的。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述接觸元件(4、 5、25)可相對(duì)于彼此運(yùn)動(dòng)，并且尤其可朝所述接納空間(30)運(yùn)動(dòng)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述接觸元件(4、5、25)的接觸面(28)與所述薄硅棒(2、3、13)的輪廓相匹配，以在相當(dāng)大的區(qū)域上與所述薄硅棒相接觸。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述棒保持件(1、6、16)具有至少兩個(gè)元件，包括至少一個(gè)基部元件(7、17)以及具有所述接觸元件(4、5、25) 的至少一個(gè)夾持元件(8、18)。
7.如權(quán)利要求6所示的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述接觸元件(17)包括錐形、尤其是圓錐形的容座(20)，且所述夾持元件(18)包括相對(duì)應(yīng)的錐形輪廓。
8.如權(quán)利要求7所示的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述基部元件(17)中的容座 (20)的錐形以及所述夾持元件18)的所述錐形輪廓的尺寸設(shè)計(jì)成所述夾持元件(18)進(jìn)入所述容座(20)的運(yùn)動(dòng)致使所述接觸元件(25)朝向彼此運(yùn)動(dòng)，由此減小所述接納空間 (30)。
9.如權(quán)利要求4或8所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述接觸元件(5、25)的運(yùn)動(dòng)垂直于它們的接觸面(28)而發(fā)生。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述接觸元件(4、 5、25)圍繞所述接納空間(30)等距隔開。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述接觸元件 (25)是單獨(dú)的元件，所述單獨(dú)的元件至少在被使用之前經(jīng)由連接元件(26)而彼此連接。
12.如權(quán)利要求11所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，設(shè)在所述接觸元件之間的連接元件(26)是撓性的和/或包括預(yù)定斷點(diǎn)，以允許所述接觸元件(25)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述接觸元件(25)和所述連接元件(26)是一體地成形的。
14.如權(quán)利要求5至13中任一項(xiàng)所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，包括卡環(huán)(9)， 所述卡環(huán)可固定于所述基部元件(7)，使得用于所述接觸元件(5)的容座形成在所述卡環(huán) (9)和所述基部元件(7)之間，且所述容座的尺寸設(shè)計(jì)成當(dāng)將所述卡環(huán)(9)安裝于所述基部元件(7)，所述接觸元件(5)相對(duì)于彼此運(yùn)動(dòng)、尤其是朝所述接納空間運(yùn)動(dòng)。
15.如權(quán)利要求4所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述卡環(huán)(9)可螺紋連接于所述基部元件(7)，或者可借助快速釋放機(jī)構(gòu)夾持于所述基部元件(7)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述卡環(huán)(9)具有孔 (10)，且所述孔具有與所述接觸元件(5)的錐形輪廓相匹配的錐形內(nèi)壁。
17.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾持和接觸裝置，其特征在于，所述接觸元件(4、 5,25)在其下端處以形配方式和/或壓配方式經(jīng)由所述接觸面(28)與接納在所述棒保持件 (1、6、16)中的薄硅棒(2、3、13)相接觸。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于將薄硅棒安裝在硅沉積反應(yīng)器中并且與薄硅棒進(jìn)行電接觸的夾持和接觸裝置，該夾持和接觸裝置具有用于接納薄硅棒的一端的棒保持件。該棒保持件包括圍繞用于薄硅棒的接納空間而設(shè)置的至少三個(gè)接觸元件。每個(gè)接觸元件形成面朝接納空間而用于與薄硅棒進(jìn)行電氣和機(jī)械接觸的接觸面，其中相鄰接觸元件的接觸面隔開。
文檔編號(hào)C01B33/02GK102387990SQ201080015725
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者F·斯塔布漢, M·雷克 申請(qǐng)人:森托塞姆硅技術(shù)有限公司