[实用新型]一种节能型多晶硅还原炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多晶硅的制造装置，特别是涉及一种用三氯氢硅在加热的硅芯棒表面上进行化学气相沉积多晶硅的节能型多晶硅还原炉。

背景技术

高纯度多晶硅普遍采用西门子法制造的，将含有氯硅烷，如三氯氢硅和氢气的混合气体的原料气体与加热的硅芯棒接触，使原料气体分解和/或被还原，在硅芯棒表面析出多晶硅。

采用改良西门子法生成多晶硅通常所采用的还原炉是一种有冷却水的钟罩型炉壁，和设置在钟罩型炉壁下方有冷却水的底盘，在底盘上设置有多对电极和安装在电极上的硅芯棒，原料气体从底盘供给到还原炉内，尾气排出口也设置在底盘上。原料气体和还原性气体，如氢气，在硅棒或难熔金属丝通电电阻加热到1050℃～1200℃范围，化学气相沉积多晶硅。由于多晶硅棒的温度高，而且反应时间长，耗能大，热辐射和气体对流，大量的热被炉壁的冷却水带走，这也增加了冷却的难度。另外，由于原料气体进入口和排气口都设置在底盘上，没有分隔，部分原料气体进入还原炉还没有参加反应就被排出了，这样，三氯氢硅转化率低。

日本专利公開昭60-77115公開了一种高纯硅的制造装置，用该装置将硅烷、氯硅烷热分解或氢还原制造高纯多晶硅，该装置内部设有加热器，反应器外壁内侧设有带间隙的内壁，外壁和内壁间充填有粒状物，以此充填层作为隔热层，可以大幅度减少用电。日本专利特開2001-294416公開了一种生产多晶硅棒的装置，硅芯棒立设在密闭的反应器里，高温加热，导入的原料气体热分解在硅芯棒上析出多晶硅，该反应器内衬有选自碳、氮化硅、石英、碳化硅、氧化锆或它们的复合材料制的隔热层。上述技术能够减少用电，但是上述技术其原料气体和还原后尾气都是从反应容器底部进出的，造成气体紊流，部分原料气体还没有参加反应就被排出了。

中国专利CN101445241A公开了一种多晶硅生产用还原炉的进入口和排气口，进入口安装在底座上，伸入炉内底部上面100～300mm，顶部堵住，在堵板中心开一喇叭口，或在侧壁开3～6个螺旋切向出口。排气口固定在外壳顶部的封头上的5～7管口式结构。这种结构显然会造成能源大量耗散。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种节能的从三氯氢硅一次转化率高的多晶硅还原炉。

本实用新型为了解决上述问题，采用以下结构：

一种节能型多晶硅还原炉，包括钟罩式炉壁，设置在炉壁下方的底盘，设置在底盘上的电极和安装在电极上的硅芯棒，原料气体从底盘的进入口供给到还原炉内，尾气从底盘上的尾气排出口排出，其特征是：在上述底盘上设置有一个与炉壁同心的钟罩式隔热屏，该钟罩式隔热屏将生长的硅芯棒围住，所述的钟罩式隔热屏是由圆筒部和与所述的圆筒部相接的有通孔的顶部组成，所述的原料气体进入口设置在隔热屏的圆筒部与炉壁之间的底盘上；所述的排气口设置在底盘中心。

所述的隔热屏圆筒部的内径大于生长后多晶硅棒最大占位直径至少5cm，优选为5～15 cm，隔热屏圆筒部的高度高于生长后多晶硅最大占位高度至少10cm，优选为10～40cm。

其中，原料气体进入口至少有8个，且均匀分布在底盘上的与还原炉同心的同一圆周上。

其中，所述通孔至少4个，均匀分布在隔热屏顶部。

按照本实用新型，原料气体通过所述的隔热屏的圆筒部与钟罩式炉壁之间的底盘上的进入口，自下而上，从所述的隔热屏顶部的通孔进入还原反应区，通过热分解在通电加热的多晶硅棒表面沉积生长多晶硅。

本实用新型的多晶硅还原炉，采用隔热屏罩住多晶硅，从而大幅度减少热量损失，并使原料气体得到预热，原料气体通过反应区路径长，能够提高硅的一次转化率。

附图说明

图1为本发明多晶硅还原炉的结构示意简图；

图2为图1所示的横截面，表示原料气体进入口和尾气排出口的分布示意图；

图3为隔热屏顶部通孔分布示意图。

具体实施方式

以下，基于附图对本实用新型的实施方式进行说明。