多晶矽生產裝置的製作方法
2023-07-07 23:59:36 1
專利名稱：多晶矽生產裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多晶矽的生產裝置，具體涉及一種利用矽烷分解製造多晶矽的裝置。
背景技術：
隨著太陽能光伏的崛起，多晶矽也成為了全球的熱點產業。目前生產多晶矽的主 要方法是採用西門子法。西門子法將提純和淨化的SiHC13和H2按一定比例進入還原爐， 在1080°C iioo°c溫度下，生成的矽沉積在發熱體矽芯上。主要反應方程式如下SiHC13+H2-Si+3HC12SiHC13-Si+SiC14+2HCl西門子法在實際使用過程中實現的一次轉化率較低，為10% 20%，並且西門子 法在還原工藝後還要增加氫化工藝和尾氣處理工藝，整個工藝系統比較複雜，所需硬體投 入成本較大。申請號為200910140420. 9號的專利文獻公開了一種製備多晶矽的方法，該方法
採用一種新的多晶矽生產工藝，主要包括如下步驟將包括甲矽烷和氫氣等的氣體混合，並且預熱；將預熱後的混合氣體通入反應器 進行分解沉積反應。將反應後的氣體經過兩級過濾，分離出的氫氣進入第一步，和甲矽烷等 氣體混合進行循環利用。然而該專利並未公開多晶矽的生產裝置。矽烷的分解反應溫度範圍較大，使得在一般的多晶矽生產裝置中容易形成無定形 矽，這樣不僅降低了矽烷的轉化率，而且形成的無定形矽會對生產裝置造成汙染，進而影響 多晶矽產品的純度。
發明內容
本發明提供的多晶矽生產裝置，目的在於有效降低無定形矽的生長，提高多晶矽 的轉化率。為解決上述問題，本發明提供的多晶矽生產裝置，包括底盤；鐘罩，設置在所述 底盤之上，與底盤形成反應器；所述鐘罩上設有尾氣出口 ；所述鐘罩外部設置夾套，所述夾 套上設置夾套冷卻油入口與夾套冷卻油出口 ；所述反應器內部設置內件，所述內件包含中 間接管和夾套管，夾套管內設置多晶矽棒；所述中間接管底部設置工藝氣體入口、反應器冷 卻油入口與反應器冷卻油出口。作為本發明的一種優選方案，所述內件為一個或者一個以上。作為本發明的一種優選方案，所述夾套管為偶數個，所述中間接管設置於所述偶 數個夾套管中間。作為本發明的一種優選方案，所述夾套管包括夾套管內管和夾套管外管，所述夾 套管內管內徑為140mm 200mm。作為本發明的一種優選方案，所述中間接管設有出氣孔，所述夾套管內管設有進氣孔；所述出氣孔為一個或者一個以上，所述進氣孔為一個或者一個以上。作為本發明的一種優選方案，所述夾套管和中間接管通過可拆卸的連接件進行連 接；所述中間接管下部通過連接管和所述夾套管相連，所述中間接管上部通過連接管和所 述夾套管相連；所述連接件為螺栓或者連接板。作為本發明的一種優選方案，所述多晶矽棒穿過所述夾套管頂部，每兩根多晶矽 棒通過其頂部連接成一對多晶矽棒。作為本發明的一種優選方案，所述尾氣出口設置在鐘罩頂部。作為本發明的一種優選方案，所述鐘罩上設有視鏡；所述視鏡設於鐘罩上部，所述 視鏡為一個或一個以上。作為本發明的一種優選方案，所述底盤設有上底板與下底板，所述上底板與所述下底板通過底盤法蘭相連接；所述鐘罩與所述夾套及所述底盤通過設備 法蘭相連接；所述中間接管穿過並固定於所述上底板和下底板。本發明的多晶矽生產裝置可以有效降低反應器內無定形矽的生長，減少裝置的汙 染，提高多晶矽的轉化率與純度。
圖1為本發明多晶矽生產裝置的剖視圖2為本發明多晶矽生產裝置的一組內件的截面圖3為發明多晶娃生產裝置的連接管視具體附圖標記如下
1反應器冷卻油出口 2工藝氣體入口3反應器冷卻油入口
4多晶矽棒5底盤51上底板
52下底板53底盤法蘭6鐘罩
7夾套71夾套冷卻油入口72夾套冷卻油出口
8設備法蘭IOa夾套管IOla夾套管內管
102a夾套管外管; 103a進氣孔IOb夾套管
IOlb夾套管內管; 102b夾套管外管103b進氣孔
12中間接管121出氣孔13連接件
14尾氣出口15連接管16視鏡
具體實施例方式以下結合較佳的具體實施例，對本發明作進一步說明。結合圖1和圖2，本發明多晶矽生產裝置，包括底盤5，設置在底盤5上部的鐘罩6， 鐘罩6與底盤5形成反應器。鐘罩6頂部設置一尾氣出口 14，鐘罩6上部設置兩個視鏡16。反應器內部設置一組內件，該內件包括兩根相同的夾套管10a、夾套管10b，及一 根中間接管12，以及連接中間接管和夾套管的連接件13和連接管15，每根夾套管內設置一 根多晶矽棒4，兩根多晶矽棒4穿過夾套管IOa與夾套管IOb頂部連接成一對多晶矽棒。結合圖2和圖3，夾套管IOa包括夾套管內管IOla和夾套管外管102a，夾套管內 管IOla內徑為160mm ；夾套管IOb包括夾套管內管IOlb和夾套管外管102b，夾套管內管IOlb內徑為160mm ；中間接管12通過連接件13與夾套管IOa及夾套管IOb連接，中間接管 12設有兩個出氣孔121，夾套管內管IOla設有一進氣孔103a，夾套管內管IOlb設有一進氣 孔 103b。底盤5設有上底板51與下底板52，上底板51與下底板52通過底盤法蘭53固定 連接，工藝氣體入口 2、反應器冷卻油入口 3與反應器冷卻油出口 1均設置於中間接管12底 部。中間接管12穿過並固定於上底板51和下底板52。鐘罩6與夾套7及底盤5通過設備 法蘭8相連接。結合圖1、圖2和圖3，冷卻油通過反應器冷卻油入口 3進入中間接管12，然後通過 下部連接管15進入夾套管10a，再由夾套管IOa底部流到夾套管IOa頂部，並通過上部連接 管15進入中間接管12頂部，然後通過中間接管12和夾套管IOb之間的連接管15，進入夾 套管10b，再從夾套管IOb頂部流到夾套管IOb底部，通過夾套管IOb和中間接管12連接的 下部連接管15進入中間接管12底部，然後通過反應器冷卻油出口 1流出。反應前，先通過反應器冷卻油入口 3通人冷卻油，對多晶矽棒4進行預熱，預熱時 間為半小時至兩小時，反應器冷卻油溫度控制在200°C 400°C之間；然後對多晶矽棒4進 行高壓擊穿，使多晶矽棒4能夠導電。由矽烷與氫氣組成的工藝氣體由工藝氣體入口 2進 入中間接管12，通過中間接管12上的出氣孔121與夾套管10的進氣孔103進入夾套管內 管101，採用交流電對電極棒加熱，使多晶矽棒4表面溫度為850°C 900°C，矽烷在多晶矽 棒4表面及附近發生分解反應SiH4——Si+H2。反應後的尾氣從位於鐘罩6頂部的尾氣出 口 14出反應器。鐘罩6外部環設一夾套7，夾套7上設置夾套冷卻油入口 71與夾套冷卻油出口 72 ； 在反應過程中，冷卻油通過夾套冷卻油入口 71進入夾套7，冷卻油從夾套冷卻油出口 72流 出，夾套冷卻油溫度控制在200°C 400°C。同時，可以通過鐘罩6頂部設置的兩個視鏡16 進行觀測和測溫，取得多晶矽棒4的生長情況，通過控制加熱電源進行調整。多晶矽棒4的 生長初期，其表面溫度控制在875°C 900°C，隨著多晶矽棒4直徑的增大，其表面溫度隨之 降低，至多晶矽棒4直徑生長到90mm以後，多晶矽棒4表面溫度控制在850°C 875°C。矽烷熱分解在850°C 900°C時為最佳溫度，但其在400°C 850°C以下會發生分 解反應，生成無定形矽，反應速度較快；在40(TC以下也會分解反應生成無定形矽，其反應 速率明顯降低。為此，設置夾套管IOa與夾套管10b，將多晶矽棒4設置於夾套管IOa與夾 套管IOb內，夾套管外管102a或夾套管外管102b的冷卻油溫度控制在200°C 400°C，從 而使夾套管IOa與夾套管IOb內溫度形成一定梯度，使距離多晶矽棒4表面較遠距離的氣 體溫度低於40(TC，從而有效減少無定形矽的生成。
權利要求
多晶矽生產裝置，其特徵在於，包括底盤；鐘罩，設置在所述底盤之上，與底盤形成反應器；所述鐘罩上設有尾氣出口；所述鐘罩外部設置夾套，所述夾套上設置夾套冷卻油入口與夾套冷卻油出口；所述反應器內部設置內件，所述內件包含中間接管和夾套管，夾套管內設置多晶矽棒；所述中間接管底部設置工藝氣體入口、反應器冷卻油入口與反應器冷卻油出口。
2.根據權利要求1所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述內件為一個或者一個以上。
3.根據權利要求1所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述夾套管為偶數個，所述中 間接管設置於所述偶數個夾套管中間。
4.根據權利要求1所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述夾套管包括夾套管內管 和夾套管外管。
5.根據權利要求4所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述夾套管內管內徑為 140mm 200mm。
6.根據權利要求1所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述中間接管設有出氣孔，所 述夾套管內管設有進氣孔。
7.根據權利要求6所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述出氣孔為一個或者一個 以上，所述進氣孔為一個或者一個以上。
8.根據權利要求1所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述夾套管和中間接管通過 可拆卸的連接件進行連接；所述中間接管下部通過連接管和所述夾套管相連，所述中間接 管上部通過連接管和所述夾套管相連。
9.根據權利要求8所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述連接件為螺栓或者連接板。
10.根據權利要求1所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述多晶矽棒穿過所述夾套 管頂部，每兩根多晶矽棒通過其頂部連接成一對多晶矽棒。
11.根據權利要求1所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述尾氣出口設置在鐘罩頂部。
12.根據權利要求1所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述鐘罩上設有視鏡。
13.根據權利要求12所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述視鏡設於鐘罩上部，所 述視鏡為一個或一個以上。
14.根據權利要求1所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述底盤設有上底板與下底 板，所述上底板與所述下底板通過底盤法蘭相連接；所述鐘罩與所述夾套及所述底盤通過 設備法蘭相連接。
15.根據權利要求14所述的多晶矽生產裝置，其特徵在於所述中間接管穿過並固定 於所述上底板和下底板。
全文摘要
本發明提供的多晶矽生產裝置，包括底盤；鐘罩，設置在所述底盤之上，與底盤形成反應器；所述鐘罩上設有尾氣出口；所述鐘罩外部設置夾套，所述夾套上設置夾套冷卻油入口與夾套冷卻油出口；所述反應器內部設置內件，所述內件包含中間接管和夾套管，夾套管內設置多晶矽棒；所述中間接管底部設置工藝氣體入口、反應器冷卻油入口與反應器冷卻油出口。利用本發明生產多晶矽，可以有效降低反應器內無定形矽的生長，減少裝置的汙染，提高多晶矽的轉化率與純度。
文檔編號C01B33/03GK101966991SQ20101052586
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者周積衛, 茅陸榮, 鄭飛龍 申請人:上海森松壓力容器有限公司