[實(shí)用新型]一種節(jié)能型多晶硅還原爐

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120133015.7
• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN201990494U
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張春林;浦全福;孫銀祥;劉軍;陳艷梅;陳國奇;楊君;潘倫桃
• 申請（專利權(quán)）人: 寧夏陽光硅業(yè)有限公司
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 寧夏專利服務(wù)中心 64100
• 代理人: 葉學(xué)軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種多晶硅的制造裝置，特別是涉及一種用三氯氫硅在加熱的硅芯棒表面上進(jìn)行化學(xué)氣相沉積多晶硅的節(jié)能型多晶硅還原爐。

背景技術(shù)

高純度多晶硅普遍采用西門子法制造的，將含有氯硅烷，如三氯氫硅和氫氣的混合氣體的原料氣體與加熱的硅芯棒接觸，使原料氣體分解和/或被還原，在硅芯棒表面析出多晶硅。

采用改良西門子法生成多晶硅通常所采用的還原爐是一種有冷卻水的鐘罩型爐壁，和設(shè)置在鐘罩型爐壁下方有冷卻水的底盤，在底盤上設(shè)置有多對電極和安裝在電極上的硅芯棒，原料氣體從底盤供給到還原爐內(nèi)，尾氣排出口也設(shè)置在底盤上。原料氣體和還原性氣體，如氫氣，在硅棒或難熔金屬絲通電電阻加熱到1050℃～1200℃范圍，化學(xué)氣相沉積多晶硅。由于多晶硅棒的溫度高，而且反應(yīng)時(shí)間長，耗能大，熱輻射和氣體對流，大量的熱被爐壁的冷卻水帶走，這也增加了冷卻的難度。另外，由于原料氣體進(jìn)入口和排氣口都設(shè)置在底盤上，沒有分隔，部分原料氣體進(jìn)入還原爐還沒有參加反應(yīng)就被排出了，這樣，三氯氫硅轉(zhuǎn)化率低。

日本專利公開昭60-77115公開了一種高純硅的制造裝置，用該裝置將硅烷、氯硅烷熱分解或氫還原制造高純多晶硅，該裝置內(nèi)部設(shè)有加熱器，反應(yīng)器外壁內(nèi)側(cè)設(shè)有帶間隙的內(nèi)壁，外壁和內(nèi)壁間充填有粒狀物，以此充填層作為隔熱層，可以大幅度減少用電。日本專利特開2001-294416公開了一種生產(chǎn)多晶硅棒的裝置，硅芯棒立設(shè)在密閉的反應(yīng)器里，高溫加熱，導(dǎo)入的原料氣體熱分解在硅芯棒上析出多晶硅，該反應(yīng)器內(nèi)襯有選自碳、氮化硅、石英、碳化硅、氧化鋯或它們的復(fù)合材料制的隔熱層。上述技術(shù)能夠減少用電，但是上述技術(shù)其原料氣體和還原后尾氣都是從反應(yīng)容器底部進(jìn)出的，造成氣體紊流，部分原料氣體還沒有參加反應(yīng)就被排出了。

中國專利CN101445241A公開了一種多晶硅生產(chǎn)用還原爐的進(jìn)入口和排氣口，進(jìn)入口安裝在底座上，伸入爐內(nèi)底部上面100～300mm，頂部堵住，在堵板中心開一喇叭口，或在側(cè)壁開3～6個螺旋切向出口。排氣口固定在外殼頂部的封頭上的5～7管口式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)顯然會造成能源大量耗散。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種節(jié)能的從三氯氫硅一次轉(zhuǎn)化率高的多晶硅還原爐。

本實(shí)用新型為了解決上述問題，采用以下結(jié)構(gòu)：

一種節(jié)能型多晶硅還原爐，包括鐘罩式爐壁，設(shè)置在爐壁下方的底盤，設(shè)置在底盤上的電極和安裝在電極上的硅芯棒，原料氣體從底盤的進(jìn)入口供給到還原爐內(nèi)，尾氣從底盤上的尾氣排出口排出，其特征是：在上述底盤上設(shè)置有一個與爐壁同心的鐘罩式隔熱屏，該鐘罩式隔熱屏將生長的硅芯棒圍住，所述的鐘罩式隔熱屏是由圓筒部和與所述的圓筒部相接的有通孔的頂部組成，所述的原料氣體進(jìn)入口設(shè)置在隔熱屏的圓筒部與爐壁之間的底盤上；所述的排氣口設(shè)置在底盤中心。

所述的隔熱屏圓筒部的內(nèi)徑大于生長后多晶硅棒最大占位直徑至少5cm，優(yōu)選為5～15?cm，隔熱屏圓筒部的高度高于生長后多晶硅最大占位高度至少10cm，優(yōu)選為10～40cm。

其中，原料氣體進(jìn)入口至少有8個，且均勻分布在底盤上的與還原爐同心的同一圓周上。

其中，所述通孔至少4個，均勻分布在隔熱屏頂部。

按照本實(shí)用新型，原料氣體通過所述的隔熱屏的圓筒部與鐘罩式爐壁之間的底盤上的進(jìn)入口，自下而上，從所述的隔熱屏頂部的通孔進(jìn)入還原反應(yīng)區(qū)，通過熱分解在通電加熱的多晶硅棒表面沉積生長多晶硅。

本實(shí)用新型的多晶硅還原爐，采用隔熱屏罩住多晶硅，從而大幅度減少熱量損失，并使原料氣體得到預(yù)熱，原料氣體通過反應(yīng)區(qū)路徑長，能夠提高硅的一次轉(zhuǎn)化率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明多晶硅還原爐的結(jié)構(gòu)示意簡圖；

圖2為圖1所示的橫截面，表示原料氣體進(jìn)入口和尾氣排出口的分布示意圖；

圖3為隔熱屏頂部通孔分布示意圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行說明。