一种大间距高致密率多晶硅还原炉的制作方法

1.本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种大间距高致密率多晶硅还原炉。


背景技术：

2.多晶硅是电子产业的基础材料，其具体用于制造光伏发电-太阳能电池片、集成电路、半导体分离元件及电力电子器件等。由于多晶硅产业属于高耗能产业，因此降低多晶硅生产能耗具有重大的实用价值，目前，多晶硅生产一般采用“改良西门子法”，其中，能耗主要集中在多晶硅还原炉，故，降低多晶硅还原炉能耗是降低多晶硅生产能耗的重要途径。
3.现有还原炉硅棒间距较小，炉内热场不均匀，当生长至中期后炉内温场容易失控产生雾化。在实际操作过程中只有被动稀释物料浓度，降低硅棒温度来防止雾化，但这也会客观上降低多晶硅的沉积速率。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在解决现有技术中存在的问题，提供一种大间距高致密率多晶硅还原炉，同一圈硅棒环上的棒间距增大，同时中心设置一较大口径的中心喷嘴，炉内热场得到优化，多晶硅沉积速率提高10~40%，生产效率大幅提高，还原电耗较现有炉型低4~8%。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种大间距高致密率多晶硅还原炉，包括底盘和设置在底盘上方的炉筒，其特征在于：所述底盘上设置有尾气出孔、硅棒环和喷嘴环，所述底盘中心位置设置有中心喷嘴，所述中心喷嘴直径为8-18mm，所述硅棒环和喷嘴环间隔设置，同一圈硅棒环上，任意相邻两个硅棒之间的间距为240-300mm，所述喷嘴环上的边缘喷嘴直径为7-14mm，边缘喷嘴的直径小于中心喷嘴的直径。
7.优选的，所述炉筒上设置有炉筒夹套，所述炉筒夹套上设置有炉筒水进水口和炉筒水出水口。
8.优选的，所述炉筒上设置有视镜。
9.优选的，所述底盘上设置有底盘夹套腔，所述底盘夹套腔上设置有底盘冷却水出水口和底盘冷却水进水口。
10.优选的，所述底盘夹套腔上设置有排气阀。
11.优选的，所述尾气出孔均匀设置在底盘外边缘。
12.优选的，所述尾气出孔均匀设置在底盘中部。
13.优选的，所述底盘上设置有还原电极，所述还原电极上设置有电极冷却水管路。
14.工作原理：炉筒底盘清洗、烘干后，炉内装好硅芯；通入底盘冷却水、电极冷却水和炉筒冷却水，并开启排气阀，当排气阀处排气完成即可关闭排气阀，通过高压启动击穿硅芯，让硅芯处于炽热状态，随后视镜氢气吹扫视镜，准备好后，还原炉准备进料，原料气通过还原物料进管和喷嘴环喷入还原炉中，通过扩散、对流作用在硅芯表面热分解沉积多晶硅，
还原尾气通过尾气出口排出。还原炉上同一圈硅棒环上的棒间距由现有220~235mm，适当增大至240~300mm，炉内热场得到优化，多晶硅沉积速率提高10~40%，生产效率大幅提高，还原电耗较现有炉型低4~8%，棒间距增大后，硅棒直径可长得更大，单炉产量较原有棒径高10~40%，同时由于棒间距增大，停炉时硅棒直径可长得更粗，单炉多晶硅产量得到提升；中心设置一较大口径的中心喷嘴，改善硅棒顶部横梁部位生长环境，避免硅棒顶部长爆米花，从而提升硅棒致密率，降低还原电耗。
15.本技术方案的有益效果如下：
16.一、本实用新型提供的一种大间距高致密率多晶硅还原炉，同一圈硅棒环上的棒间距增大，同时中心设置一较大口径的中心喷嘴，炉内热场得到优化，多晶硅沉积速率提高10~40%，生产效率大幅提高，还原电耗较现有炉型低4~8%。
17.二、本实用新型提供的一种大间距高致密率多晶硅还原炉，视镜内侧设置有视镜氢气吹扫管，视镜的设置方便观察还原炉内的硅棒生长情况，视镜氢气吹扫管通入氢气防止视镜上留下硅料，阻碍操作人员观察。
18.三、本实用新型提供的一种大间距高致密率多晶硅还原炉，排气阀的设置，向底盘加入冷却水能够使得冷却水充满整个底盘夹套腔，保证底盘的冷却效果。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图；
20.图2为本实用新型第一实施例中底盘的结构示意图；
21.图3为本实用新型第二实施例中底盘的结构示意图；
22.图4为本实用新型第三实施例中底盘的结构示意图；
23.图5为本实用新型第四实施例中底盘的结构示意图；
24.其中：1、底盘；1.1、尾气出孔；1.2、硅棒环；1.3、喷嘴环；1.4、中心喷嘴；1.5、边缘喷嘴；2、炉筒；3、炉筒夹套；3.1、炉筒水进水口；3.2、炉筒水出水口；4、视镜；4.1、视镜氢气吹扫管；5、底盘夹套腔；5.1、底盘冷却水出水口；5.2、底盘冷却水进水口；6、排气阀；7、还原电极；8、电极冷却水管路。
具体实施方式
25.下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
26.实施例1
27.作为本实用新型一种最基本的实施方案，本实施例公开了一种大间距高致密率多晶硅还原炉，如图1和图2所示，包括底盘1和设置在底盘1上方的炉筒2，所述底盘1上设置有尾气出孔1.1、硅棒环1.2和喷嘴环1.3，尾气出孔1.1设置有4个，尾气出孔1.1均匀设置在底盘1中部，所述底盘1中心位置设置有中心喷嘴1.4，所述中心喷嘴1.4直径为8mm，所述硅棒环1.2和喷嘴环1.3间隔设置，硅棒环1.2包括第一硅棒环、第二硅棒环和第三硅棒环，第一硅棒环上设置有4对硅棒，第二硅棒环上设置有8对硅棒，第三硅棒环上设置有12对硅棒，同一圈硅棒环1.2上，任意相邻两个硅棒之间的间距为290mm，喷嘴环1.3包括第一喷嘴环和第二喷嘴环，第一喷嘴环上设置有8个边缘喷嘴1.5，第二喷嘴环上设置有8个边缘喷嘴1.5，所
述喷嘴环1.3上的边缘喷嘴1.5直径为7mm，边缘喷嘴1.5的直径小于中心喷嘴1.4的直径。
28.实施例2
29.作为本实用新型一种优选实施方案，本实施例公开了一种大间距高致密率多晶硅还原炉，如图1和图3所示，包括底盘1和设置在底盘1上方的炉筒2，所述底盘1上设置有尾气出孔1.1、硅棒环1.2和喷嘴环1.3，尾气出孔1.1设置有6个，尾气出孔1.1均匀设置在底盘1外边缘，所述底盘1中心位置设置有中心喷嘴1.4，所述中心喷嘴1.4直径为13mm，所述硅棒环1.2和喷嘴环1.3间隔设置，硅棒环1.2包括第一硅棒环、第二硅棒环、第三硅棒环和第四硅棒环，第一硅棒环上设置有4对硅棒，第二硅棒环上设置有8对硅棒，第三硅棒环上设置有12对硅棒，第四硅棒环上设置有16对硅棒，同一圈硅棒环1.2上，任意相邻两个硅棒之间的间距为275mm，喷嘴环1.3包括第一喷嘴环、第二喷嘴环和第三喷嘴环，第一喷嘴环上设置有4个边缘喷嘴1.5，第二喷嘴环上设置有12个边缘喷嘴1.5，第三喷嘴环上设置有12个边缘喷嘴1.5，所述喷嘴环1.3上的边缘喷嘴1.5直径为10mm，边缘喷嘴1.5的直径小于中心喷嘴1.4的直径。
30.优选的，所述炉筒2上设置有炉筒夹套3，所述炉筒夹套3上设置有炉筒水进水口3.1和炉筒水出水口3.2。
31.实施例3
32.作为本实用新型一种优选实施方案，本实施例公开了一种大间距高致密率多晶硅还原炉，如图1和图4所示，包括底盘1和设置在底盘1上方的炉筒2，所述底盘1上设置有尾气出孔1.1、硅棒环1.2和喷嘴环1.3，尾气出孔1.1设置有4个，尾气出孔1.1均匀设置在底盘1外边缘，所述底盘1中心位置设置有中心喷嘴1.4，所述中心喷嘴1.4直径为18mm，所述硅棒环1.2和喷嘴环1.3间隔设置，硅棒环1.2包括第一硅棒环、第二硅棒环、第三硅棒环和第四硅棒环，第一硅棒环上设置有4对硅棒，第二硅棒环上设置有8对硅棒，第三硅棒环上设置有12对硅棒，第四硅棒环上设置有16对硅棒，同一圈硅棒环1.2上，任意相邻两个硅棒之间的间距为300mm，喷嘴环1.3包括第一喷嘴环、第二喷嘴环和第三喷嘴环，第一喷嘴环上设置有4个边缘喷嘴1.5，第二喷嘴环上设置有12个边缘喷嘴1.5，第三喷嘴环上设置有12个边缘喷嘴1.5，所述喷嘴环1.3上的边缘喷嘴1.5直径为14mm，边缘喷嘴1.5的直径小于中心喷嘴1.4的直径。
33.优选的，所述炉筒2上设置有炉筒夹套3，所述炉筒夹套3上设置有炉筒水进水口3.1和炉筒水出水口3.2。
34.优选的，所述炉筒2上设置有视镜4。
35.实施例4
36.作为本实用新型一种优选实施方案，本实施例公开了一种大间距高致密率多晶硅还原炉，如图1和图5所示，包括底盘1和设置在底盘1上方的炉筒2，所述底盘1上设置有尾气出孔1.1、硅棒环1.2和喷嘴环1.3，尾气出孔1.1设置有8个，尾气出孔1.1均匀设置在底盘1外边缘，所述底盘1中心位置设置有中心喷嘴1.4，所述中心喷嘴1.4直径为11mm，所述硅棒环1.2和喷嘴环1.3间隔设置，硅棒环1.2包括第一硅棒环、第二硅棒环、第三硅棒环、第四硅棒环和第五硅棒环，第一硅棒环上设置有4对硅棒，第二硅棒环上设置有8对硅棒，第三硅棒环上设置有12对硅棒，第四硅棒环上设置有16对硅棒，第五硅棒环上设置有20对硅棒，同一圈硅棒环1.2上，任意相邻两个硅棒之间的间距为280mm，喷嘴环1.3包括第一喷嘴环、第二
喷嘴环、第三喷嘴环和第四喷嘴环，第一喷嘴环上设置有4个边缘喷嘴1.5，第二喷嘴环上设置有8个边缘喷嘴1.5，第三喷嘴环上设置有16个边缘喷嘴1.5，第四喷嘴环上设置有16个边缘喷嘴1.5，所述喷嘴环1.3上的边缘喷嘴1.5直径为9mm，边缘喷嘴1.5的直径小于中心喷嘴1.4的直径。
37.优选的，所述炉筒2上设置有炉筒夹套3，所述炉筒夹套3上设置有炉筒水进水口3.1和炉筒水出水口3.2。
38.优选的，所述炉筒2上设置有视镜4。
39.优选的，所述底盘1上设置有底盘夹套腔5，所述底盘夹套腔5上设置有底盘冷却水出水口5.1和底盘冷却水进水口5.2。
40.优选的，所述底盘夹套腔5上设置有排气阀6。
41.优选的，所述尾气出孔1.1均匀设置在底盘1外边缘。
42.优选的，所述尾气出孔1.1均匀设置在底盘1中部。
43.优选的，所述底盘1上设置有还原电极7，所述还原电极7上设置有电极冷却水管路8。
44.工作原理：炉筒2底盘1清洗、烘干后，炉内装好硅芯；通入底盘1冷却水、电极冷却水和炉筒2冷却水，并开启排气阀6，当排气阀6处排气完成即可关闭排气阀6，通过高压启动击穿硅芯，让硅芯处于炽热状态，随后视镜4氢气吹扫视镜4，准备好后，还原炉准备进料，原料气通过还原物料进管和喷嘴环1.3喷入还原炉中，通过扩散、对流作用在硅芯表面热分解沉积多晶硅，还原尾气通过尾气出口排出。还原炉上同一圈硅棒环1.2上的棒间距由现有220~235mm，适当增大至240~300mm，炉内热场得到优化，多晶硅沉积速率提高10~40%，生产效率大幅提高，还原电耗较现有炉型低4~8%，棒间距增大后，硅棒直径可长得更大，单炉产量较原有棒径高10~40%，同时由于棒间距增大，停炉时硅棒直径可长得更粗，单炉多晶硅产量得到提升；中心设置一较大口径的中心喷嘴1.4，改善硅棒顶部横梁部位生长环境，避免硅棒顶部长爆米花，从而提升硅棒致密率，降低还原电耗。
45.本技术方案的有益效果如下：
46.本实用新型提供的一种大间距高致密率多晶硅还原炉，同一圈硅棒环1.2上的棒间距增大，同时中心设置一较大口径的中心喷嘴1.4，炉内热场得到优化，多晶硅沉积速率提高10~40%，生产效率大幅提高，还原电耗较现有炉型低4~8%。
47.视镜4内侧设置有视镜氢气吹扫管4.1，视镜4的设置方便观察还原炉内的硅棒生长情况，视镜氢气吹扫管4.1通入氢气防止视镜4上留下硅料，阻碍操作人员观察。排气阀6的设置，向底盘1加入冷却水能够使得冷却水充满整个底盘夹套腔5，保证底盘1的冷却效果。
48.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。