新型多晶硅還原爐噴嘴的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種新型多晶硅還原爐噴嘴，主要通過在還原爐底盤進(jìn)氣口設(shè)置該噴嘴來調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣體分布，能滿足硅芯底部到橫梁的進(jìn)氣需求，保持爐內(nèi)氣體分布均勻，在加快沉積速度的同時生成優(yōu)質(zhì)的多晶硅。該新型多晶硅還原爐噴嘴主要由噴嘴芯體、底盤、分布罩組成。所述噴嘴芯體通過焊接或螺紋安裝在底盤的進(jìn)氣口上，所述分布罩安裝在噴嘴芯體外側(cè)上端。該噴嘴能實現(xiàn)對還原爐內(nèi)進(jìn)料氣體的均勻分布，以及有效控制氣體停留時間與流速，提高多晶硅的生長質(zhì)量和生長速度。
【專利說明】新型多晶硅還原爐噴嘴
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001] 本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及還原爐爐內(nèi)的氣體分布控制。
【背景技術(shù)】:
[0002]目前，國內(nèi)大部分的多晶硅生產(chǎn)廠家均使用西門子改良法工藝，該工藝的主要設(shè)備均為CVD還原爐。還原爐的工作原理是通過通電高溫硅芯將三氯氫硅與氫氣的混和氣體反應(yīng)生成多晶硅并沉積在硅芯上，最終產(chǎn)物是沉積在硅芯上的多晶硅。由于還原爐進(jìn)料氣體在爐內(nèi)分布是否均勻，以及氣體停留時間與流速對多晶硅的生長質(zhì)量和生長速度起到關(guān)鍵作用，所以需要一種能實現(xiàn)上述目的的噴嘴。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明提供一種新型多晶硅還原爐噴嘴，主要通過在還原爐底盤進(jìn)氣口設(shè)置該噴嘴來調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣體分布，能滿足硅芯底部到橫梁的進(jìn)氣需求，保持爐內(nèi)氣體分布均勻，在加快沉積速度的同時生成優(yōu)質(zhì)的多晶硅。
[0004]為了實現(xiàn)上述效果，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種新型多晶硅還原爐噴嘴主要由噴嘴芯體、底盤、分布罩組成。噴嘴芯體通過焊接或螺紋安裝在底盤的進(jìn)氣口上，分布罩通過螺紋或焊接安裝在噴嘴芯體外側(cè)上端。分布罩與噴嘴芯體形成分布?xì)馇弧?br> [0005]進(jìn)一步的，噴嘴芯體中心設(shè)置有進(jìn)氣腔，該進(jìn)氣腔由圓柱面、圓錐面、多邊形柱面、弧形面中的任意一種或多種圍繞而成，并形成直通口通道、縮徑口通道或擴(kuò)散口通道。
[0006]進(jìn)一步的，噴嘴芯體側(cè)壁均勻開有數(shù)個側(cè)孔，側(cè)孔分別與進(jìn)氣腔和分布?xì)馇贿B通。噴嘴芯體下端設(shè)有定位與安裝用的六角螺母環(huán)。
[0007]進(jìn)一步的，分布罩中心開有I個主噴氣孔，主噴氣孔的內(nèi)表面由圓柱面、圓錐面、多邊形柱面、弧形面中的任意一種或多種圍繞而成，并形成直通孔、縮徑孔或擴(kuò)散孔。
[0008]進(jìn)一步的，分布罩上還開有I圈或I圈以上與分布?xì)馇贿B通的導(dǎo)流孔，每圈導(dǎo)流孔數(shù)量在3個或3個以上，均勻分布。每圈導(dǎo)流孔可以與噴嘴中軸線平行也可以與中軸線成一定角度。導(dǎo)流孔可以是圓孔、錐孔或弧形孔。
[0009]本發(fā)明的工作原理是:工藝氣體先進(jìn)入噴嘴芯體中心的進(jìn)氣腔，一部分氣體通過噴嘴芯體頂部分布罩上的主噴氣孔噴出直達(dá)硅棒的中上段，對硅棒中上段起到供料、冷卻以及促進(jìn)爐內(nèi)氣體循環(huán)的功能。一部分氣體通過噴嘴芯體側(cè)孔噴出，進(jìn)入分布罩與噴嘴芯體圍成的分布?xì)馇?，?jīng)分布罩上的導(dǎo)流孔分布導(dǎo)流后噴出。
[0010]該噴嘴將進(jìn)入底盤的進(jìn)氣分解為可直達(dá)硅棒中上段的中心主氣流和擴(kuò)散分布的輔助氣流。中心主氣流保證了硅棒中上段的供料充足和氣場、溫度場的均勻。輔助氣流對中心主氣流起到助推與防止主氣流擴(kuò)散的作用，同時還對硅棒下端進(jìn)行供料。由于輔助氣流經(jīng)導(dǎo)流孔分布后流速降低并呈多方向擴(kuò)散狀分布，避免了直接大氣流沖刷硅芯下端，有利于硅芯下端硅芯與石墨夾頭的結(jié)合，并防止亮點出現(xiàn)。綜合以上功能，該噴嘴能夠保持爐內(nèi)氣體分布均勻，在加快沉積速度的同時生成優(yōu)質(zhì)的多晶硅。【專利附圖】

【附圖說明】:
[0011]圖1是本發(fā)明的多晶硅還原爐噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中I是噴嘴芯體、2是底盤、3是分布罩、1-1是進(jìn)氣腔，1-2是側(cè)孔、1-3是六角螺母環(huán)、3-1是導(dǎo)流孔、3-2是主噴氣孔、3-4分布?xì)馇弧?br> [0013]圖2是本發(fā)明中分布罩上導(dǎo)流孔與主噴氣孔分布示例。
[0014]圖3是本發(fā)明中主噴氣孔結(jié)構(gòu)示例。
【具體實施方式】:
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體工作原理作進(jìn)一步描述。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明主要由噴嘴芯體1、底盤2、分布罩3組成。噴嘴芯體I通過焊接或螺紋安裝在底盤2的進(jìn)氣口上，分布罩3通過螺紋或焊接安裝在噴嘴芯體I外側(cè)上端，分布罩3與噴嘴芯體I形成分布?xì)馇?-4。噴嘴芯體I中心設(shè)置有進(jìn)氣腔1-1，該進(jìn)氣腔1-1由圓柱面、圓錐面、多邊形柱面、弧形面中的任意一種或多種圍繞而成，并形成直通口通道、縮徑口通道或擴(kuò)散口通道。噴嘴芯體I側(cè)壁均勻開有數(shù)個側(cè)孔1-2，側(cè)孔1-2分別與進(jìn)氣腔1-1和分布?xì)馇?-4連通。噴嘴芯體I下端設(shè)有定位與安裝用的六角螺母環(huán)1-3。分布罩3中心開有I個主噴氣孔3-2，主噴氣孔3-2的內(nèi)表面由圓柱面、圓錐面、多邊形柱面、弧形面中的任意一種或多種圍繞而成，并形成直通孔、縮徑孔或擴(kuò)散孔。分布罩3上還開有I圈或多圈與分布?xì)馇?-4連通的導(dǎo)流孔3-1，每圈導(dǎo)流孔3-1數(shù)量在3個或3個以上，均勻分布。每圈導(dǎo)流孔3-1可以與噴嘴中軸線平行也可以與中軸線成一定角度。導(dǎo)流孔3-1可以是圓孔、錐孔或弧形孔。
[0017]本實施例的工作過 程是:工藝氣體先進(jìn)入噴嘴芯體I中心的進(jìn)氣腔1-1，一部分氣體通過噴嘴芯體I頂部分布罩3上的主噴氣孔3-2噴出直達(dá)娃棒的中上段,對娃棒中上段起到供料、冷卻以及促進(jìn)爐內(nèi)氣體循環(huán)的功能。一部分氣體通過噴嘴芯體側(cè)孔1-2噴出，進(jìn)入分布罩3與噴嘴芯體I圍成的分布?xì)馇?，?jīng)分布罩I上的導(dǎo)流孔3-1分布導(dǎo)流后噴出。
[0018]該噴嘴將進(jìn)入底盤的進(jìn)氣分解為可直達(dá)硅棒中上段的中心主氣流和擴(kuò)散分布的輔助氣流。中心主氣流保證了硅棒中上段的供料充足和氣場、溫度場的均勻。輔助氣流對中心主氣流起到助推與防止主氣流擴(kuò)散的作用，同時還對硅棒下端進(jìn)行供料。
[0019]由于輔助氣流經(jīng)導(dǎo)流孔分布后流速降低并呈多方向擴(kuò)散狀分布，避免了直接大氣流沖刷硅芯下端，有利于硅芯下端硅芯與石墨夾頭的結(jié)合，并防止亮點出現(xiàn)。
[0020]綜合以上功能，該噴嘴能夠保持爐內(nèi)氣體分布均勻，可有效控制氣體停留時間與流速，在加快沉積速度的同時生成優(yōu)質(zhì)的多晶硅。
【權(quán)利要求】
1.一種新型多晶硅還原爐噴嘴，包括噴嘴芯體(I)、底盤(2)和分布罩(3)，其特征在于:所述噴嘴芯體(I)通過焊接或螺紋安裝在底盤(2)的進(jìn)氣口上，所述噴嘴芯體(I)中心設(shè)有進(jìn)氣腔(1-1 )，所述分布罩(3)通過螺紋或焊接安裝在噴嘴芯體(I)外側(cè)上端，所述分布罩(3)中心開有I個主噴氣孔(3-2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述分布罩(3)與所述噴嘴芯體形成分布?xì)馇?3-4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述進(jìn)氣腔(1-1)由圓柱面、圓錐面、多邊形柱面、弧形面中的任意一種或多種圍繞而成，并形成直通口通道、縮徑口通道或擴(kuò)散口通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述噴嘴芯體(I)側(cè)壁均勻開有數(shù)個側(cè)孔(1-2)，所述側(cè)孔(1-2)分別與所述進(jìn)氣腔(1-1)和分布?xì)馇?3-4)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述噴嘴芯體(I)下端設(shè)有定位與安裝用的六角螺母環(huán)(1-3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述主噴氣孔(3-2)的內(nèi)表面由圓柱面、圓錐面、多邊形柱面、弧形面中的任意一種或多種圍繞而成，并形成直通孔、縮徑孔或擴(kuò)散孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述分布罩(3)上還開有I圈或I圈以上與分布?xì)馇?-4連通的導(dǎo)流孔(3-1)。
8.據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述每圈導(dǎo)流孔(3-1)數(shù)量在3個或3個以上，且均勻分布。.
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述導(dǎo)流孔(3-1)可以與噴嘴中軸線平行或與中軸線成一定角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述導(dǎo)流孔(3-1)可以是圓孔、錐孔或弧形孔。
【文檔編號】C01B33/035GK103466627SQ201310393615
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】吳海龍, 茅陸榮, 沈剛, 繆錦泉 申請人:上海森松壓力容器有限公司