[發(fā)明專利]快開式、水冷結(jié)構(gòu)的多晶硅還原爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810018695.0
• 申請日: 2008-03-12
• 公開（公告）號: CN101311656A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高澤華;董黎明;雷欽祥;王曉春;浩南楠
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇雙良鍋爐有限公司
• 主分類號: F27B5/04
• 分類號: F27B5/04;C30B25/00;C30B29/06;C30B35/00;C01B33/03
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務(wù)所
• 代理人: 唐紉蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)多晶硅的還原爐，尤其是涉及一種快開式、水冷結(jié)構(gòu)的多晶硅還原爐。屬多晶硅制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接材料。高純度多晶硅是光電轉(zhuǎn)換電池、集成電路等半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)材料。隨著世界半導(dǎo)體工業(yè)的迅猛發(fā)展、超大規(guī)格集成電路的大量應(yīng)用、光伏電池的大量需求，整個世界對多晶硅的需求量在大幅增加。

生產(chǎn)多晶硅的方法有多種，氫還原法是最常見的一種方法。該方法是把提純的硅鹵化物和凈化好的氫氣作為原料通入還原爐，在高溫環(huán)境中，硅鹵化物與氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成多晶硅，并沉積在發(fā)熱體(小直徑的硅棒)上。化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進行，沉積在發(fā)熱體上的多晶硅越來越多，硅棒漸漸變粗，最后生成了有效高度約為2.8m、直徑約為150mm的多晶硅硅棒。

多晶硅還原爐是多晶硅硅棒的最終生成設(shè)備，在硅鹵化物被氫氣還原生成多晶硅硅棒的過程中，會放出大量的熱，還原爐內(nèi)的工作溫度超過1000℃，還原爐的冷卻直接關(guān)系還原爐的安全使用和還原爐的使用壽命。

多晶硅還原爐，國內(nèi)已有相關(guān)研究，下面分別予以說明。

專利號ZL?200410021979.7公開了一種多晶硅氫還原爐，該還原爐由爐體、底盤和上封頭組成。封頭上有冷卻水腔、冷卻冷卻水出口和啟動裝置法蘭，爐體上有冷卻水腔和冷卻水進口，底盤上有電極、進氣口和排氣口，爐體與底盤之間用法蘭連接，氫還原爐內(nèi)壁上有一層厚度為2-3mm的光滑的銀質(zhì)材料。光滑的銀質(zhì)材料為銀復(fù)合材料層。爐體由銀不銹鋼復(fù)合板焊接而成，焊縫采用銀焊，焊縫平整光滑。該專利的主要不足之處在于爐體由銀不銹鋼復(fù)合板焊接成，原材料采購困難，還原爐的制造成本將會大幅增加，不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。爐體與底座未采用快開式結(jié)構(gòu)，開啟還原爐較困難、且操作時間較長。

專利號ZL?200420060144.8也公開了一種多晶硅氫還原爐，該還原爐包括帶有冷卻水腔的封頭和爐體，底盤，底盤下的進氣管和排氣管，底盤上的電極，所述電極為12對、即24個電極，且在底盤上沿兩個圓周均布設(shè)置；所述進氣管主要由一個水平環(huán)管和9個噴嘴連通構(gòu)成，其中8個噴嘴位于兩圈電極之間、且沿同一圓周均布設(shè)置在底盤上，一個噴嘴設(shè)置在底盤中心位置。8對電極中設(shè)置在外圓周上，其余4對電極設(shè)置在內(nèi)圓周上。電極中，正、負(fù)電極在底盤上逐一間隔設(shè)置。底盤是水冷式結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置冷卻水進口和出口。爐體上設(shè)置有雙層玻璃結(jié)構(gòu)的視窗。封頭頂部設(shè)置有連接法蘭。該專利的主要不足之處在于視鏡和電極未采用水冷結(jié)構(gòu)，不能保證在還原爐內(nèi)超過1000℃高溫條件下長期穩(wěn)定使用；爐體與底座未采用快開式結(jié)構(gòu)，開啟還原爐較困難、且操作時間較長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種快開式、有可靠冷卻結(jié)構(gòu)的多晶硅還原爐。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種快開式、水冷結(jié)構(gòu)的多晶硅還原爐，整體結(jié)構(gòu)采用立式，包括筒體和底盤，筒體設(shè)置于底盤之上，所述筒體與底盤之間用墊片密封、用快開螺栓壓緊。

所述筒體包括內(nèi)筒、外筒、底法蘭、內(nèi)封頭、外封頭、導(dǎo)流板、冷卻水進口、冷卻水出口和水冷雙層玻璃視鏡，內(nèi)筒、外筒、底法蘭、內(nèi)封頭和外封頭組成一封閉容腔，導(dǎo)流板呈螺旋狀設(shè)置在該封閉容腔內(nèi)，冷卻冰進口和水冷雙層玻璃視鏡設(shè)置在外筒上，冷卻水出口設(shè)置在外封頭上，冷卻水在由內(nèi)筒、外筒、底法蘭、內(nèi)封頭、外封頭組成的封閉容腔內(nèi)，沿著導(dǎo)流板規(guī)定的方向螺旋上升，保證對內(nèi)封頭、內(nèi)筒的冷卻。

所述底盤包括上管板、下管板、導(dǎo)流板、電極、進氣口、出氣口、冷卻水進口、冷卻水出口和放氣口，上管板和下管板上下疊層布置，上管板與下管板之間組成一封閉容腔，電極、進氣口和出氣口穿接在上管板和下管板上，導(dǎo)流板呈螺旋狀設(shè)置在所述封閉容腔內(nèi)，下管板上設(shè)有冷卻水進口、冷卻水出口和放氣口。冷卻水在由上管板、下管板組成的封閉容腔內(nèi)，沿著導(dǎo)流板規(guī)定的方向螺旋流動，保證對上管板、電極、進氣口的可靠冷卻。

所述水冷雙層玻璃視鏡包括內(nèi)筒、外筒、法蘭III、法蘭II、法蘭I、內(nèi)層玻璃、外層玻璃、冷卻水進口I、冷卻水進口II、冷卻水出口II和冷卻水出口I，所述內(nèi)筒與外筒同軸設(shè)置，內(nèi)筒插置在法蘭III內(nèi)孔內(nèi)，外筒設(shè)置在法蘭III內(nèi)端，法蘭II和法蘭I依次疊層布置在法蘭III外側(cè)，內(nèi)層玻璃設(shè)置在法蘭III與法蘭II之間，外層玻璃設(shè)置在法蘭II與法蘭I之間，內(nèi)層玻璃、外層玻璃和法蘭II之間圍成一封閉容腔，法蘭II上設(shè)置有冷卻水進口II和冷卻水出口II，外筒上設(shè)置有冷卻水進口I和冷卻水出口I。冷卻水對外層玻璃、內(nèi)層玻璃、內(nèi)筒、外筒進行冷卻，保證視鏡的長期、可靠工作。