專利名稱：一種增加多晶硅還原爐里硅芯根數(shù)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種增加多晶硅還原爐里硅芯根數(shù)的方法，而且是一種不增大還原爐就可增加硅芯根數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
目前，我國有90%以上的多晶硅生產(chǎn)廠家是采用改良西門子法(三氯氫硅氫還原法)來生產(chǎn)多晶娃。該法生產(chǎn)多晶娃是利用三氯氫娃與氫氣在還原爐內(nèi)的娃芯表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成的。其生產(chǎn) 量與硅芯的表面積有關(guān)。在相同壓力、流量和溫度的工藝條件下，硅芯表面積大的，產(chǎn)生的多晶硅就多，因此生產(chǎn)速度就快，生產(chǎn)量就高。改良西門子法的歷史較長，生產(chǎn)工藝相對成熟，但由于最初的多晶硅還原爐里的只有三對電極，每個(gè)電極上只連接一根硅芯，每根硅芯只有一米長，直徑只有3 5毫米，其硅芯的表面積太小，所以采用該法生產(chǎn)多晶硅，生產(chǎn)的速度就慢。近年來，為了加快生產(chǎn)速度，生產(chǎn)多晶硅的企業(yè)普遍采取加大爐體和增加硅芯對數(shù)和直徑的方法來增大硅芯的表面積。原來一般的還原爐高度只有I米多，而現(xiàn)在已超過了 3米。還原爐高了，硅芯就可以長了，一般可達(dá)到3米。如果硅芯的直徑不變，現(xiàn)在的每根硅芯的表面積就是原來的3倍。實(shí)際上，現(xiàn)在使用的硅芯的直徑也增大了，原來是3 5毫米，現(xiàn)在一般是8 12毫米。硅芯直徑增大，表面積也增大，如果是從3毫米增加到12毫米，其表面積就是原來的12倍。現(xiàn)在的還原爐里不僅是硅芯的長度和直徑加大了，而且對數(shù)也增多了。原來每臺還原爐里只有3對硅芯，現(xiàn)在一般是12對，也有18對的，甚至多的已達(dá)到24對。如果是12對，其硅芯的表面積就是原來小爐子的48倍；如果是24對，其硅芯的表面積就是原來小爐子的96倍。這個(gè)數(shù)字相當(dāng)可觀了，看來，增大還原爐是增大硅芯表面積的有效措施。但還原爐受到制造材料方面的限制，不能無限度增大，再說了，還原爐增大所帶來的并非全是有利的，也有不利之處，如還原爐增大，進(jìn)爐的三氯氫硅和氫氣的量就得大，這樣一來，填補(bǔ)空間的三氯氫硅和氫氣就得多。這些填補(bǔ)空間的三氯氫硅和氫氣，有些不能靠近硅芯，所以就不能參加反應(yīng)，但它們也要進(jìn)爐，也要被加熱。加熱這些三氯氫硅和氫氣需要大量的電能，因此消耗的電能就多，這對降低多晶硅的成本及對多晶硅的發(fā)展都極為不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種增加多晶硅還原爐里硅芯根數(shù)的方法及裝置，讓多晶硅還原爐里的硅芯根數(shù)增多，使硅芯的總表面積增大，這樣一來就可以加快多晶硅的生產(chǎn)速度，從而改變多晶硅生產(chǎn)慢的不利局面。本發(fā)明的目的是通過下述的方法及裝置實(shí)現(xiàn)的。一種增加多晶硅還原爐里硅芯根數(shù)的方法，它包括以下步驟:①首先將每根硅芯(3)的兩端都磨成錐度為1: 3 1: 10的錐形；②將還原爐里的每個(gè)金屬電極(I)上都安裝一個(gè)石墨電極(2)，并保證石墨電極(2)與金屬電極⑴接觸良好，以通電后石墨電極(2)和金屬電極⑴的接觸處不打火、不發(fā)紅為準(zhǔn)；③在石墨電極⑵中心孔的周圍有2 8個(gè)大直徑朝上的錐形小孔(7)，在每個(gè)小孔里裝上一根硅芯(3)，并保證硅芯(3)與石墨電極(2)接觸良好；④然后再將每根硅芯(3)的上端分別插入石墨固定板(4)的錐形小孔里，并保證硅芯(3)與石墨固定板(4)接觸良好；⑤每兩個(gè)石墨固定板(4)用一根橫梁(8)連接起來，組成了一個(gè)類似于倒立的U字形的發(fā)熱體。在本發(fā)明的方法中使用的石墨電極(2)是一個(gè)類似法蘭盤的石墨體，其中心孔是一個(gè)上面小，下面大的錐形孔，該錐形孔的錐度和直徑的大小都要根據(jù)還原爐里的金屬電極(I)的大小而定；中心孔的周圍有2 8個(gè)大直徑朝上的錐形小孔(7)，其孔的錐度為1: 3 1: 10，直徑與硅芯(3)的直徑相同。在本發(fā)明的方法中使用的石墨固定板(4)是一個(gè)類似法蘭盤的石墨體，其中部的上面凸出一個(gè)下直徑30毫米，頂直徑25毫米，高25毫米的錐形體(5)，錐形體(5)的周圍有2 8個(gè)大直徑在下的錐形小孔(7)，其孔的錐度為1: 3 1: 10，直徑與硅芯(3)的直徑相同。在本發(fā)明的方法中使用的橫梁(8)是長方形的石墨體，其兩端各有一個(gè)大直徑30毫米，錐度與錐形體(5)相同的錐形孔。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:①因?yàn)楝F(xiàn)有 還原爐的每個(gè)電極上固定的是I根硅芯，而本發(fā)明的每個(gè)電極上固定是2 8根娃芯,如果所用的娃芯與現(xiàn)有還原爐發(fā)熱體一樣長、一樣的直徑的話,本發(fā)明娃芯的表面積就是現(xiàn)有硅芯的2 8倍。如果還原爐里的壓力、流量和溫度等工藝條件不變，采用本發(fā)明的生產(chǎn)速度就是原來的2 8倍，因此，本發(fā)明可以大幅度地加快生產(chǎn)速度；②采用本發(fā)明，除了石墨電極不同外，還原爐的其它部件都不需要做任何改動(dòng)，所以用起來比較容易；③由于還原爐沒有變，所以三氯氫硅和氫氣的流量也可以不變，也就是說，生產(chǎn)的速度快了，生產(chǎn)的多晶硅多了，而尾氣帶出的熱量沒有變，損失的電能是一樣的，因此，可以節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本。


圖1是每個(gè)石墨電極(2)上固定有4根硅芯(3)組成的類似于倒立的U字形發(fā)熱體的示意圖。圖2是每個(gè)石墨電極(2)上固定有4根硅芯(3)的發(fā)熱體下部示意圖。圖3是每個(gè)石墨電極(2)上固定有4根硅芯(3)的發(fā)熱體上部示意圖。圖4是每個(gè)石墨電極⑵上固定有2根硅芯(3)的A-A剖面圖。圖5是每個(gè)石墨電極⑵上固定有3根硅芯(3)的A-A剖面圖。圖6是每個(gè)石墨電極⑵上固定有5根硅芯(3)的A-A剖面圖。圖7是每個(gè)石墨電極⑵上固定有6根硅芯(3)的A-A剖面圖。圖8是每個(gè)石墨電極⑵上固定有7根硅芯(3)的A-A剖面圖。
圖9是每個(gè)石墨電極⑵上固定有8根硅芯(3)的A-A剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合各附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的最佳實(shí)施方案。圖1是每個(gè)石墨電極(2)上固定有4根硅芯(3)組成的類似于倒立的U字形發(fā)熱體的示意圖。為形成這樣的發(fā)熱體，本發(fā)明的方法包括以下步驟:①首先將要用的每根硅芯(3)的兩端都磨成錐度為1: 10的錐形。②將還原爐里的每個(gè)金屬電極(1)上都安裝一個(gè)石墨電極(2)。所述的石墨電極
(2)是一個(gè)類似法蘭盤的石墨體，其中心孔是一個(gè)上面小，下面大的錐形孔，該錐形孔的錐度和直徑的大小都要與還原爐里的金屬電極(1)的大小相同。由于中心孔與金屬電極(I)的直徑大小及錐度都相同，所以能夠保證石墨電極⑵與金屬電極(1)接觸良好。③在石墨電極⑵是一個(gè)類似法蘭盤的石墨體，其中心孔的周圍有4個(gè)大直徑朝上的錐形小孔(7)，該錐形孔的錐度為1: 10，直徑與硅芯(3)的直徑相同。在每個(gè)小孔里裝上一根硅芯(3)。由于硅芯(3)與錐形小孔(7)的直徑大小及錐度都相同，所以能夠保證硅芯⑶與石墨電極⑵接觸良好。④然后再將每根硅芯(3)的上端分別插入石墨固定板(4)的錐形小孔里。石墨固定板(4)是一個(gè)類似法蘭盤的石墨體，其中部的上面凸出一個(gè)下直徑30毫米，頂直徑25毫米，高25毫米的錐形體(5)。錐形體(5)的周圍有4個(gè)大直徑在下的錐形小孔(7)，其孔的錐度為1: 10，直徑與硅芯(3)的直徑相同。由于硅芯(3)與錐形小孔(7)的直徑大小及錐度都相同，所以能夠保證硅芯(3)與石墨固定板(4)接觸良好。⑤每兩個(gè)石墨固定板(4)用一根橫梁(8)連接起來，組成了一個(gè)類似于倒立的U字形的發(fā)熱體。橫梁(8)是長方形的石墨體，其兩端各有一個(gè)大直徑30毫米，錐度與錐形體(5)相同的錐形孔。由于橫梁⑶兩端的錐形孔與石墨固定板⑷上的錐形體(5)大小和錐度都相同，所以能夠保證橫梁(8)與石墨固定板(4)接觸良好。圖2是每個(gè)石墨電極⑵上固定有4根硅芯(3)的發(fā)熱體下部示意圖。金屬電極
(I)上安裝了一個(gè)石墨電極(2)。石墨電極(2)的中心孔周圍有4個(gè)大直徑朝上的錐形小孔(7)，里面各裝有I根硅芯(3)，圖3是每個(gè)石墨電極(2)上固定有4根硅芯(3)的發(fā)熱體上部示意圖。4根硅芯
(3)分別插入1個(gè)錐形小孔(7)里。我們知道，原來一般的還原爐里，每個(gè)石墨電極上只有I根硅芯，而現(xiàn)在是每個(gè)石墨電極上有4根硅芯了。也就是說，該實(shí)施方案使每個(gè)石墨電極上增加了 3根硅芯。本發(fā)明使每個(gè)石墨電極上硅芯的增加數(shù)不一定非是3根，也可以是I根或2根，還可以是更多根。圖4是每個(gè)石墨電極(2)上固定有2根硅芯(3)的A-A剖面圖，該方案可使每個(gè)石墨電極上有2根娃芯。圖5是每個(gè)石墨電極(2)上固定有3根硅芯(3)的A-A剖面圖，該方案可使每個(gè)石墨電極上有3根娃芯。圖6是每個(gè)石墨電極(2)上固定有5根硅芯(3)的A-A剖面圖，該方案可使每個(gè)石墨電極上有5根娃芯。
圖7是每個(gè)石墨電極(2)上固定有6根硅芯(3)的A-A剖面圖，該方案可使每個(gè)石墨電極上有6根娃芯。圖8是每個(gè)石墨電極(2)上固定有7根硅芯(3)的A-A剖面圖，該方案可使每個(gè)石墨電極上有2根娃芯。圖9是每個(gè)石墨電極(2)上固定有8根硅芯(3)的A-A剖面圖，該方案可使每個(gè)石墨電極上有8根娃芯。本發(fā)明還可使每個(gè)石墨電極上硅芯增加到更多根。但要在現(xiàn)有的還原爐里實(shí)施，就要根據(jù)現(xiàn)有還原爐里電極之間的距離而定。太多了，電極之間的距離不夠，對生產(chǎn)不利，會(huì)起反面作用， 因此，硅芯增加的根數(shù)要適當(dāng)。
權(quán)利要求
1.一種增加多晶硅還原爐里硅芯根數(shù)的方法，它包括以下步驟: ①首先將每根硅芯(3)的兩端都磨成錐度為1: 3 1: 10的錐形； ②將還原爐里的每個(gè)金屬電極(I)上都安裝一個(gè)石墨電極(2)，并保證石墨電極(2)與金屬電極(I)接觸良好，以通電后石墨電極(2)和金屬電極(I)的接觸處不打火、不發(fā)紅為準(zhǔn)； ③在石墨電極(2)中心孔的周圍有2 8個(gè)大直徑朝上的錐形小孔(7)，在每個(gè)小孔里裝上一根硅芯(3)，并保證硅芯(3)與石墨電極(2)接觸良好； ④然后再將每根硅芯(3)的上端分別插入石墨固定板(4)的錐形小孔里，并保證硅芯(3)與石墨固定板(4)接觸良好； ⑤每兩個(gè)石墨固定板(4)用一根橫梁(8)連接起來，組成了一個(gè)類似于倒立的U字形的發(fā)熱體。
2.權(quán)利要求1所述方法中使用的石墨電極(2)是一個(gè)類似法蘭盤的石墨體，其中心孔是一個(gè)上面小，下面大的 錐形孔，該錐形孔的錐度和直徑的大小都要根據(jù)還原爐里的金屬電極(I)的大小而定；中心孔的周圍有2 8個(gè)大直徑朝上的錐形小孔(7)，其孔的錐度為1: 3 1: 10，直徑與硅芯(3)的直徑相同。
3.權(quán)利要求1所述方法中使用的石墨固定板(4)是一個(gè)類似法蘭盤的石墨體，其中部的上面凸出一個(gè)下直徑30毫米，頂直徑25毫米，高25毫米的錐形體(5)，錐形體(5)的周圍有2 8個(gè)大直徑在下的錐形小孔(7)，其孔的錐度為1: 3 1: 10，直徑與硅芯(3)的直徑相同。
4.權(quán)利要求1所述方法中使用的橫梁(8)是長方形的石墨體，其兩端各有一個(gè)大直徑30毫米，錐度與錐形體(5)相同的錐形孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種增加多晶硅還原爐里硅芯根數(shù)的方法及裝置。多晶硅生產(chǎn)是利用三氯氫硅與氫氣在還原爐內(nèi)的硅芯表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成的，因此生產(chǎn)量與硅芯的表面積有關(guān)，硅芯表面積大的，參加反應(yīng)的面積就大，生產(chǎn)速度就快。現(xiàn)有還原爐里的每個(gè)石墨電極上只有1根硅芯，而本發(fā)明是每個(gè)石墨電極上可以有2～8根硅芯，因此，表面積就大，從而可以改變多晶硅生產(chǎn)慢的不利局面。
文檔編號C01B33/035GK103145130SQ20111040260
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者劉雅銘, 劉寄聲 申請人:劉雅銘