[實用新型]有雙重冷卻系統的多晶硅還原爐

無效

• 申請號: 200720306396.8
• 申請日: 2007-12-19
• 公開（公告）號: CN201125165Y
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 朱青松;王存惠
• 申請（專利權）人: 朱青松;王存惠
• 主分類號: C01B33/03
• 分類號: C01B33/03;F27B5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種多晶硅還原爐，主要是用于化學氣相沉積法生產多晶硅的還原爐。

背景技術

目前，國內外生產多晶硅的主要工藝技術仍以“改良西門子法”為主，約占總產量的百分之七十五左右，其主要方法是：用氯氣和氫氣合成氯化氫，氯化氫和硅粉在一定溫度下合成三氯氫硅，然后對三氯氫硅進行分離精餾提純，提純后的高純三氯氫硅與氫氣按比例混合后，在一定的溫度和壓力下通入多晶硅還原爐內，在直徑3至5毫米、長約2.3至2.5米的導電硅芯上進行還原反應沉積生成多晶硅，還原反應溫度控制在1080攝氏度左右，最終生成直徑20厘米左右、長約2.4米的棒狀多晶硅，同時生成四氯化硅、二氯二氫硅、氯化氫等副產物。

多晶硅還原爐是“改良西門子法”生產多晶硅的主要設備，由底盤、含夾套冷卻水的鐘罩式雙層爐體、電極、視鏡孔、混和氣進氣管、混和氣尾氣出氣管、爐體冷卻水進水管、爐體冷卻水出水管、底盤冷卻水進水管、底盤冷卻水出水管、電極冷卻水進水管、電極冷卻水出水管及其他附屬部件組成，爐體主體采用不銹鋼材質制成，以減少設備材質對產品的污染，每對電極分正、負極均勻的設置在底盤上，混和氣進氣管分為數個噴口均勻設置在底盤上，混和氣出氣口設置在底盤中心位置。

現有生產方法是給安裝在正負電極上的硅芯加上一定的電壓，硅芯有電流流過，使硅芯產生熱量，來獲取三氯氫硅和氫氣還原反應所需要的1080攝氏度左右的溫度，使多晶硅在硅芯沉積；向還原爐夾套通入循環冷卻水，移走輻射至爐壁的熱量，以維持適宜的爐體溫度。

現有技術存在的問題主要是：硅芯通入電流產生熱量后，由于熱對流的影響，將會使還原爐內上部的溫度高于下部的溫度，使爐內上下部分溫度不均衡，導致多晶硅棒下部沉積出的多晶硅多且致密、上部沉積出的多晶硅量少且疏松，生成的多晶硅棒上部呈現玉米狀凸瘤且有微孔，為產品的后續處理帶來困難。

發明內容

本發明是有雙重冷卻系統的多晶硅還原爐，主要通過優化還原爐內溫度來提高多晶硅產品的質量。

有雙重冷卻系統的多晶硅還原爐主要由底盤、含夾套冷卻水的鐘罩式雙層爐體、電極、視鏡孔、混和氣進氣管、混和氣尾氣出氣管、爐體冷卻水進水管、爐體冷卻水出水管、底盤冷卻水進水管、底盤冷卻水出水管、電極冷卻水進水管、電極冷卻水出水管及其他附屬部件組成，爐體主體采用不銹鋼材質制成，以減少設備材質對產品的污染，每對電極分正、負極均勻的設置在底盤上，混和氣進氣管分為數個噴口均勻設置在底盤上，混和氣尾氣出氣管設置在底盤中心位置，其特征是：

1、在還原爐夾套內上部增加低溫冷卻盤管，盤管內的冷卻水溫度低于夾套內的冷卻水溫度，對還原爐爐體進行雙重冷卻，抵消由于熱對流的影響使還原爐內上部的溫度高于下部的溫度的現象，使爐內上下部分溫度均衡，有利于多晶硅均勻的在硅芯上沉積。

2、在還原爐夾套內壁上部焊接低溫冷卻盤管，盤管內的冷卻水溫度低于夾套內的冷卻水溫度，對還原爐爐體進行雙重冷卻，抵消由于熱對流的影響使還原爐內上部的溫度高于下部的溫度的現象，使爐內上下部分溫度均衡，有利于多晶硅均勻的在硅芯上沉積。

3、對還原爐夾套內進行隔離，分為兩個冷卻系統，上面夾套內的冷卻水的溫度低于下面夾套內的冷卻水的溫度，對還原爐的爐體進行雙重冷卻，抵消由于熱對流的影響使還原爐內上部的溫度高于下部的溫度的現象，使爐內上下部分溫度均衡，有利于多晶硅均勻的在硅芯上沉積。

附圖說明

圖1為現有技術的多晶硅還原爐主視圖：1為含夾套冷卻水的鐘罩式雙層爐體，2為視鏡孔，3為底盤，4為底盤冷卻水進水管，5為底盤冷卻水出水管，6為混和氣進氣管，7為進氣管噴口，8為混和氣尾氣出氣管，9為電極冷卻水進水管，10為電極冷卻水出水管，11為爐體冷卻水進水管，12為爐體冷卻水出水管，13為連接硅芯與電極的石墨夾頭，14為硅芯，15為電極。

圖2為現有技術多晶硅還原爐底盤俯視圖：7為進氣管噴口，8為混和氣尾氣出氣管，15為電極。

圖3為還原爐夾套內的上部增加低溫冷卻盤管，有雙重冷卻系統的多晶硅還原爐主視圖：1為含夾套冷卻水的鐘罩式雙層爐體，2為視鏡孔，3為底盤，4為底盤冷卻水進水管，5為底盤冷卻水出水管，6為混和氣進氣管，7為進氣管噴口，8為混和氣尾氣出氣管，9為電極冷卻水進水管，10為電極冷卻水出水管，11為爐體冷卻水進水管，12為爐體冷卻水出水管，13為連接硅芯與電極的石墨夾頭，14為硅芯，15為電極，16為在夾套中的低溫冷卻盤管，17為低溫冷卻盤管進水口，18為低溫冷卻盤管出水口。