專利名稱：多晶硅生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多晶硅的生產(chǎn)裝置，具體涉及一種利用硅烷分解制造多晶硅的裝置。
背景技術(shù)：
隨著太陽(yáng)能光伏的崛起，多晶硅也成為了全球的熱點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。目前生產(chǎn)多晶硅的主 要方法是采用西門子法。西門子法將提純和凈化的SiHC13和H2按一定比例進(jìn)入還原爐， 在1080°C iioo°c溫度下，生成的硅沉積在發(fā)熱體硅芯上。主要反應(yīng)方程式如下SiHC13+H2-Si+3HC12SiHC13-Si+SiC14+2HCl西門子法在實(shí)際使用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的一次轉(zhuǎn)化率較低，為10% 20%，并且西門子 法在還原工藝后還要增加氫化工藝和尾氣處理工藝，整個(gè)工藝系統(tǒng)比較復(fù)雜，所需硬件投 入成本較大。申請(qǐng)?zhí)枮?00910140420. 9號(hào)的專利文獻(xiàn)公開了一種制備多晶硅的方法，該方法
采用一種新的多晶硅生產(chǎn)工藝，主要包括如下步驟將包括甲硅烷和氫氣等的氣體混合，并且預(yù)熱；將預(yù)熱后的混合氣體通入反應(yīng)器 進(jìn)行分解沉積反應(yīng)。將反應(yīng)后的氣體經(jīng)過(guò)兩級(jí)過(guò)濾，分離出的氫氣進(jìn)入第一步，和甲硅烷等 氣體混合進(jìn)行循環(huán)利用。然而該專利并未公開多晶硅的生產(chǎn)裝置。硅烷的分解反應(yīng)溫度范圍較大，使得在一般的多晶硅生產(chǎn)裝置中容易形成無(wú)定形 硅，這樣不僅降低了硅烷的轉(zhuǎn)化率，而且形成的無(wú)定形硅會(huì)對(duì)生產(chǎn)裝置造成污染，進(jìn)而影響 多晶硅產(chǎn)品的純度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的多晶硅生產(chǎn)裝置，目的在于有效降低無(wú)定形硅的生長(zhǎng)，提高多晶硅 的轉(zhuǎn)化率。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的多晶硅生產(chǎn)裝置，包括底盤；鐘罩，設(shè)置在所述 底盤之上，與底盤形成反應(yīng)器；所述鐘罩上設(shè)有尾氣出口 ；所述鐘罩外部設(shè)置夾套，所述夾 套上設(shè)置夾套冷卻油入口與夾套冷卻油出口 ；所述反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置內(nèi)件，所述內(nèi)件包含中 間接管和夾套管，夾套管內(nèi)設(shè)置多晶硅棒；所述中間接管底部設(shè)置工藝氣體入口、反應(yīng)器冷 卻油入口與反應(yīng)器冷卻油出口。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述內(nèi)件為一個(gè)或者一個(gè)以上。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述夾套管為偶數(shù)個(gè)，所述中間接管設(shè)置于所述偶 數(shù)個(gè)夾套管中間。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述夾套管包括夾套管內(nèi)管和夾套管外管，所述夾 套管內(nèi)管內(nèi)徑為140mm 200mm。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述中間接管設(shè)有出氣孔，所述夾套管內(nèi)管設(shè)有進(jìn)氣孔；所述出氣孔為一個(gè)或者一個(gè)以上，所述進(jìn)氣孔為一個(gè)或者一個(gè)以上。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述夾套管和中間接管通過(guò)可拆卸的連接件進(jìn)行連 接；所述中間接管下部通過(guò)連接管和所述夾套管相連，所述中間接管上部通過(guò)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(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述多晶硅棒穿過(guò)所述夾套管頂部，每?jī)筛嗑Ч?棒通過(guò)其頂部連接成一對(duì)多晶硅棒。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述尾氣出口設(shè)置在鐘罩頂部。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述鐘罩上設(shè)有視鏡；所述視鏡設(shè)于鐘罩上部，所述 視鏡為一個(gè)或一個(gè)以上。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述底盤設(shè)有上底板與下底板，所述上底板與所述下底板通過(guò)底盤法蘭相連接；所述鐘罩與所述夾套及所述底盤通過(guò)設(shè)備 法蘭相連接；所述中間接管穿過(guò)并固定于所述上底板和下底板。本發(fā)明的多晶硅生產(chǎn)裝置可以有效降低反應(yīng)器內(nèi)無(wú)定形硅的生長(zhǎng)，減少裝置的污 染，提高多晶硅的轉(zhuǎn)化率與純度。


圖1為本發(fā)明多晶硅生產(chǎn)裝置的剖視圖2為本發(fā)明多晶硅生產(chǎn)裝置的一組內(nèi)件的截面圖3為發(fā)明多晶娃生產(chǎn)裝置的連接管視具體附圖標(biāo)記如下
1反應(yīng)器冷卻油出口 2工藝氣體入口3反應(yīng)器冷卻油入口
4多晶硅棒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(shè)備法蘭IOa夾套管IOla夾套管內(nèi)管
102a夾套管外管; 103a進(jìn)氣孔IOb夾套管
IOlb夾套管內(nèi)管; 102b夾套管外管103b進(jìn)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(shí)施例方式以下結(jié)合較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明多晶硅生產(chǎn)裝置，包括底盤5，設(shè)置在底盤5上部的鐘罩6， 鐘罩6與底盤5形成反應(yīng)器。鐘罩6頂部設(shè)置一尾氣出口 14，鐘罩6上部設(shè)置兩個(gè)視鏡16。反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置一組內(nèi)件，該內(nèi)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(nèi)設(shè)置一 根多晶硅棒4，兩根多晶硅棒4穿過(guò)夾套管IOa與夾套管IOb頂部連接成一對(duì)多晶硅棒。結(jié)合圖2和圖3，夾套管IOa包括夾套管內(nèi)管IOla和夾套管外管102a，夾套管內(nèi) 管IOla內(nèi)徑為160mm ；夾套管IOb包括夾套管內(nèi)管IOlb和夾套管外管102b，夾套管內(nèi)管IOlb內(nèi)徑為160mm ；中間接管12通過(guò)連接件13與夾套管IOa及夾套管IOb連接，中間接管 12設(shè)有兩個(gè)出氣孔121，夾套管內(nèi)管IOla設(shè)有一進(jìn)氣孔103a，夾套管內(nèi)管IOlb設(shè)有一進(jìn)氣 孔 103b。底盤5設(shè)有上底板51與下底板52，上底板51與下底板52通過(guò)底盤法蘭53固定 連接，工藝氣體入口 2、反應(yīng)器冷卻油入口 3與反應(yīng)器冷卻油出口 1均設(shè)置于中間接管12底 部。中間接管12穿過(guò)并固定于上底板51和下底板52。鐘罩6與夾套7及底盤5通過(guò)設(shè)備 法蘭8相連接。結(jié)合圖1、圖2和圖3，冷卻油通過(guò)反應(yīng)器冷卻油入口 3進(jìn)入中間接管12，然后通過(guò) 下部連接管15進(jìn)入夾套管10a，再由夾套管IOa底部流到夾套管IOa頂部，并通過(guò)上部連接 管15進(jìn)入中間接管12頂部，然后通過(guò)中間接管12和夾套管IOb之間的連接管15，進(jìn)入夾 套管10b，再?gòu)膴A套管IOb頂部流到夾套管IOb底部，通過(guò)夾套管IOb和中間接管12連接的 下部連接管15進(jìn)入中間接管12底部，然后通過(guò)反應(yīng)器冷卻油出口 1流出。反應(yīng)前，先通過(guò)反應(yīng)器冷卻油入口 3通人冷卻油，對(duì)多晶硅棒4進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí) 間為半小時(shí)至兩小時(shí)，反應(yīng)器冷卻油溫度控制在200°C 400°C之間；然后對(duì)多晶硅棒4進(jìn) 行高壓擊穿，使多晶硅棒4能夠?qū)щ?。由硅烷與氫氣組成的工藝氣體由工藝氣體入口 2進(jìn) 入中間接管12，通過(guò)中間接管12上的出氣孔121與夾套管10的進(jìn)氣孔103進(jìn)入夾套管內(nèi) 管101，采用交流電對(duì)電極棒加熱，使多晶硅棒4表面溫度為850°C 900°C，硅烷在多晶硅 棒4表面及附近發(fā)生分解反應(yīng)SiH4——Si+H2。反應(yīng)后的尾氣從位于鐘罩6頂部的尾氣出 口 14出反應(yīng)器。鐘罩6外部環(huán)設(shè)一夾套7，夾套7上設(shè)置夾套冷卻油入口 71與夾套冷卻油出口 72 ； 在反應(yīng)過(guò)程中，冷卻油通過(guò)夾套冷卻油入口 71進(jìn)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(shí)，可以通過(guò)鐘罩6頂部設(shè)置的兩個(gè)視鏡16 進(jìn)行觀測(cè)和測(cè)溫，取得多晶硅棒4的生長(zhǎng)情況，通過(guò)控制加熱電源進(jìn)行調(diào)整。多晶硅棒4的 生長(zhǎng)初期，其表面溫度控制在875°C 900°C，隨著多晶硅棒4直徑的增大，其表面溫度隨之 降低，至多晶硅棒4直徑生長(zhǎng)到90mm以后，多晶硅棒4表面溫度控制在850°C 875°C。硅烷熱分解在850°C 900°C時(shí)為最佳溫度，但其在400°C 850°C以下會(huì)發(fā)生分 解反應(yīng)，生成無(wú)定形硅，反應(yīng)速度較快；在40(TC以下也會(huì)分解反應(yīng)生成無(wú)定形硅，其反應(yīng) 速率明顯降低。為此，設(shè)置夾套管IOa與夾套管10b，將多晶硅棒4設(shè)置于夾套管IOa與夾 套管IOb內(nèi)，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(nèi)溫度形成一定梯度，使距離多晶硅棒4表面較遠(yuǎn)距離的氣 體溫度低于40(TC，從而有效減少無(wú)定形硅的生成。
權(quán)利要求
多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于，包括底盤；鐘罩，設(shè)置在所述底盤之上，與底盤形成反應(yīng)器；所述鐘罩上設(shè)有尾氣出口；所述鐘罩外部設(shè)置夾套，所述夾套上設(shè)置夾套冷卻油入口與夾套冷卻油出口；所述反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置內(nèi)件，所述內(nèi)件包含中間接管和夾套管，夾套管內(nèi)設(shè)置多晶硅棒；所述中間接管底部設(shè)置工藝氣體入口、反應(yīng)器冷卻油入口與反應(yīng)器冷卻油出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述內(nèi)件為一個(gè)或者一個(gè)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述夾套管為偶數(shù)個(gè)，所述中 間接管設(shè)置于所述偶數(shù)個(gè)夾套管中間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述夾套管包括夾套管內(nèi)管 和夾套管外管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述夾套管內(nèi)管內(nèi)徑為 140mm 200mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述中間接管設(shè)有出氣孔，所 述夾套管內(nèi)管設(shè)有進(jìn)氣孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述出氣孔為一個(gè)或者一個(gè) 以上，所述進(jìn)氣孔為一個(gè)或者一個(gè)以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述夾套管和中間接管通過(guò) 可拆卸的連接件進(jìn)行連接；所述中間接管下部通過(guò)連接管和所述夾套管相連，所述中間接 管上部通過(guò)連接管和所述夾套管相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述連接件為螺栓或者連接板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述多晶硅棒穿過(guò)所述夾套 管頂部，每?jī)筛嗑Ч璋敉ㄟ^(guò)其頂部連接成一對(duì)多晶硅棒。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述尾氣出口設(shè)置在鐘罩頂部。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述鐘罩上設(shè)有視鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述視鏡設(shè)于鐘罩上部，所 述視鏡為一個(gè)或一個(gè)以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述底盤設(shè)有上底板與下底 板，所述上底板與所述下底板通過(guò)底盤法蘭相連接；所述鐘罩與所述夾套及所述底盤通過(guò) 設(shè)備法蘭相連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多晶硅生產(chǎn)裝置，其特征在于所述中間接管穿過(guò)并固定 于所述上底板和下底板。
全文摘要
本發(fā)明提供的多晶硅生產(chǎn)裝置，包括底盤；鐘罩，設(shè)置在所述底盤之上，與底盤形成反應(yīng)器；所述鐘罩上設(shè)有尾氣出口；所述鐘罩外部設(shè)置夾套，所述夾套上設(shè)置夾套冷卻油入口與夾套冷卻油出口；所述反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置內(nèi)件，所述內(nèi)件包含中間接管和夾套管，夾套管內(nèi)設(shè)置多晶硅棒；所述中間接管底部設(shè)置工藝氣體入口、反應(yīng)器冷卻油入口與反應(yīng)器冷卻油出口。利用本發(fā)明生產(chǎn)多晶硅，可以有效降低反應(yīng)器內(nèi)無(wú)定形硅的生長(zhǎng)，減少裝置的污染，提高多晶硅的轉(zhuǎn)化率與純度。
文檔編號(hào)C01B33/03GK101966991SQ20101052586
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者周積衛(wèi), 茅陸榮, 鄭飛龍 申請(qǐng)人:上海森松壓力容器有限公司