CN102311119A

CN102311119A - 多晶硅还原炉及其喷嘴

Info

Publication number: CN102311119A
Application number: CN201110184279A
Authority: CN
Inventors: 严大洲; 肖荣晖; 毋克力; 汤传斌; 汪绍芬; 姚心
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明公开了一种多晶硅还原炉用喷嘴，包括：基座，所述基座内形成有第一进气腔；引流部，所述引流部与所述基座的上端相连且所述引流部内形成有第二进气腔，所述第二进气腔与所述第一进气腔相连通且所述第二进气腔的横截面积小于所述第一进气腔的横截面积；和导流部，所述导流部与所述引流部的上端相连且所述引流部内形成有位于中部的中央喷孔和环绕所述中央喷孔且沿圆周方向均匀分布的多个侧喷孔，所述中央喷孔和所述多个侧喷孔与所述第二进气腔相连通。根据本发明实施例的多晶硅还原炉用喷嘴可以增加工艺气体流速且可以使工艺气体分布均匀。本发明还公开了一种具有上述喷嘴的多晶硅还原炉。

Description

多晶硅还原炉及其喷嘴

技术领域

本发明涉及多晶硅生产领域，特别是涉及一种多晶硅还原炉用喷嘴和具有该喷嘴的多晶硅还原炉。

背景技术

在西门子法生产多晶硅的还原炉中，通常将一定配比的三氯氢硅(S iHCl₃)和氢气(H₂)混合气从底部进气口喷入，在还原炉内发生气相还原反应，反应生成的硅(S i)直接沉积在炉内的硅芯表面，随着反应的持续进行，硅棒不断生长最终达到产品要求。

其中，从底部进入的工艺气体在还原炉内的分布，对多晶硅棒的生长质量具有重要影响。由于底部进气口的尺寸通常远小于还原炉的几何尺寸，从底部进入的冷工艺气体在扩散中速度不断减小，使得在还原炉上部气体无法有效更新，从而使得上部硅棒表面温度过高，容易发生表面融化产生“玉米棒”现象。且在还原炉下部工艺气体的喷射气流过于集中，使部分硅棒产生一定生长斜度，硅棒总体粗细不均，容易发生倒棒，不易于生产控制且不利于多晶硅质量的提高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种可以增加工艺气体流速且可以使工艺气体分布均匀的多晶硅还原炉用喷嘴。

本发明的另一目的在于提出一种具有上述喷嘴的多晶硅还原炉。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉用喷嘴包括：基座，所述基座内形成有第一进气腔；引流部，所述引流部与所述基座的上端相连且所述引流部内形成有第二进气腔，所述第二进气腔与所述第一进气腔相连通且所述第二进气腔的横截面积小于所述第一进气腔的横截面积；和导流部，所述导流部与所述引流部的上端相连且所述引流部内形成有位于中部的中央喷孔和环绕所述中央喷孔且沿圆周方向均匀分布的多个侧喷孔，所述中央喷孔和所述多个侧喷孔与所述第二进气腔相连通。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉用喷嘴，所述第二进气腔的横截面积小于所述第一进气腔的横截面积，当工艺气体进入所述喷嘴后，工艺气体的流速在所述引流部得到一定程度的增加。随后，工艺气体进入所述导流部，以一定的比例分别进入所述中央喷孔和侧喷孔，由于所述中央喷孔和侧喷孔的总横截面积小于所述引流部的第二进气腔，工艺气体的流速进一步得到增加。工艺气体在离开所述喷嘴后，被分为中央气流和侧气流。中央气流可以较好的到达还原炉顶部，维持还原炉中上部气体供应；侧气流可以有效地向外侧扩张，扩大了进气气流的影响区域，并使得还原炉内部整体流场趋向均匀。由此，根据本发明实施例的多晶硅还原炉用喷嘴可以增加工艺气体流速且可以使工艺气体分布均匀。

另外，根据本发明上述实施例的多晶硅还原炉用喷嘴还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用喷嘴，所述中央喷孔的横截面积大于所述多个侧喷孔的每个的横截面积。由此，可以使中央气流所占的比例较大，可以更好地维持还原炉中上部的工艺气体供应。

根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用喷嘴，所述多个侧喷孔的每个的横截面均为矩形。由此，可以使侧气流向外侧扩张的效果好。

有利地，根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用喷嘴，所述多个侧喷孔的每个均为从底部以预定仰角旋转至顶部的侧旋喷孔。由此，可以形成侧旋气流并可以使侧旋气流向外侧扩张的效果更好。

进一步地，根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用喷嘴，所述多个侧旋喷孔的内表面的母线为双曲线、抛物线、椭圆弧线或渐开线。由此，可以便于加工。

进一步地，根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用喷嘴，所述多个侧旋喷孔的数量为4-8个。由此，可以进一步扩大工艺气体的影响区域，并可以使还原炉内整体流场进一步趋向均匀。

根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用喷嘴，所述引流部通过螺纹连接与所述基座的上端相连。由此，可以方便安装和维护。

有利地，根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用喷嘴，所述基座的上部内侧形成有内螺纹且所述引流部的下部形成有与所述内螺纹相配合的外螺纹。

根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用喷嘴，所述引流部的上部形成有外喇叭口型的连接锥段，所述导流部配合在所述连接锥段内。由此，可以便于所述导流部与所述引流部的连接。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉包括：底盘，所述底盘上设有进气通孔；和根据本发明上述实施例的喷嘴，所述喷嘴设在所述底盘上且所述喷嘴的第一进气腔与所述进气通孔相连通。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用喷嘴的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的多晶硅还原炉用喷嘴。

如图1所示，根据本发明实施例的多晶硅还原炉用喷嘴1，包括，基座10，引流部20，和导流部30。

具体地，基座10内形成有第一进气腔101。

引流部20与基座10的上端相连且引流部20内形成有第二进气腔201，第二进气腔201与第一进气腔101相连通且第二进气腔201的横截面积小于第一进气腔101的横截面积。

导流部30与引流部20的上端相连且引流部30内形成有位于中部的中央喷孔301和环绕中央喷孔301且沿圆周方向均匀分布的多个侧喷孔302，中央喷孔301和多个侧喷孔302与第二进气腔201相连通。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉用喷嘴1，由于第二进气腔201的横截面积小于第一进气腔101的横截面积，因此当工艺气体进入喷嘴1后，工艺气体的流速在引流部20得到一定程度的增加。随后，工艺气体进入导流部30，以一定的比例分别进入中央喷孔301和多个侧喷孔302，由于中央喷孔301和多个侧喷孔302的总横截面积小于引流部20的第二进气腔201，工艺气体的流速进一步得到增加。工艺气体在离开喷嘴1进入多晶硅还原炉后，被分为中央气流和侧气流。中央气流可以较好的到达还原炉顶部，维持还原炉中上部的气体供应；侧气流可以有效地向还原炉的侧壁扩张，扩大了进气气流的影响区域，并使得还原炉内部整体气流趋向均匀。由此，根据本发明实施例的多晶硅还原炉用喷嘴可以增加工艺气体流速且可以使工艺气体分布均匀。

根据本发明的一个实施例，中央喷孔301的横截面积大于多个侧喷孔302的每个的横截面积。由此，可以使中央气流所占的比例较大，可以更好地维持还原炉中上部的工艺气体供应。

根据本发明的一些实施例，导流部30上的每个侧喷孔302的横截面均为矩形。由此，可以使侧气流向外侧扩张的效果好。

有利地，根据本发明的一个示例，导流部30上的每个侧喷孔302均为从底部以预定仰角旋转至顶部的侧旋喷孔。由此，可以形成侧旋气流并可以使侧旋气流向外侧扩张的效果更好。

进一步地，根据本发明的一个具体示例，所述多个侧旋喷孔的内表面的母线为双曲线、抛物线、椭圆弧线或渐开线。由此，可以便于加工。

进一步地，根据本发明的一些示例，所述多个侧旋喷孔的数量为4-8个。由此，可以进一步扩大工艺气体的影响区域，并可以使还原炉内整体流场进一步趋向均匀。

根据本发明的一个实施例，引流部20通过螺纹连接与基座10的上端相连。由此，可以方便安装和维护。

有利地，根据本发明的一些实施例，基座10的上部内侧形成有内螺纹且引流部20的下部形成有与所述内螺纹相配合的外螺纹。由此，可以便于引流部20与基座10通过螺纹连接。

根据本发明的一个实施例，引流部20的上部形成有外喇叭口型的连接锥段，导流部30配合在所述连接锥段内。由此，可以便于导流部30与引流部20的连接。

下面描述根据本发明实施例的多晶硅还原炉。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉包括：底盘4和根据本发明上述实施例的喷嘴1。

具体地，底盘4上设有进气通孔40。

喷嘴1设在底盘4上且喷嘴1的第一进气腔101与进气通孔40相连通。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉在生产时，工艺气体从还原炉底盘4的进气通孔40首先进入喷嘴1。由于第二进气腔201的横截面积小于第一进气腔101的横截面积，气体在引流段20的流速有一定地增大。气体随后进入上部的导流段30后，以一定的比例分别进入中央喷孔301和侧旋喷孔302，由于中央喷孔301和侧旋喷孔302的总横截面积小于第二进气腔201的横截面积，气体得到进一步加速。通过喷嘴1后工艺气体的速度可以增加到原来的200-400％。

气体在离开喷嘴1后，被分为中央气流和侧旋气流，中央气流的气速和所占气量比例较大，可以较好的到达还原炉顶部，维持还原炉中上部气体供应。侧旋气流可以有效地向还原炉的侧壁处扩张，扩大了进气气流的影响区域，并使得还原炉内部整体气流流场趋向均匀。通过现场使用证明，喷嘴1可以有效地改善多晶硅棒表面质量，并控制硅棒主体的粗细变化在10％以内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种多晶硅还原炉用喷嘴，其特征在于，所述多晶硅还原炉用喷嘴包括：

基座，所述基座内形成有第一进气腔；

引流部，所述引流部与所述基座的上端相连且所述引流部内形成有第二进气腔，所述第二进气腔与所述第一进气腔相连通且所述第二进气腔的横截面积小于所述第一进气腔的横截面积；和

导流部，所述导流部与所述引流部的上端相连且所述引流部内形成有位于中部的中央喷孔和环绕所述中央喷孔且沿圆周方向均匀分布的多个侧喷孔，所述中央喷孔和所述多个侧喷孔与所述第二进气腔相连通。

2.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉用喷嘴，其特征在于，所述中央喷孔的横截面积大于所述多个侧喷孔的每个的横截面积。

3.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉用喷嘴，其特征在于，所述多个侧喷孔的每个的横截面均为矩形。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的多晶硅还原炉用喷嘴，其特征在于，所述多个侧喷孔的每个均为从底部以预定仰角旋转至顶部的侧旋喷孔。

5.根据权利要求4所述的多晶硅还原炉用喷嘴，其特征在于，所述多个侧旋喷孔的内表面的母线为双曲线、抛物线、椭圆弧线或渐开线。

6.根据权利要求5所述的多晶硅还原炉用喷嘴，其特征在于，所述多个侧旋喷孔的数量为4-8个。

7.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉用喷嘴，其特征在于，所述引流部通过螺纹连接与所述基座的上端相连。

8.根据权利要求7所述的多晶硅还原炉用喷嘴，其特征在于，所述基座的上部内侧形成有内螺纹且所述引流部的下部形成有与所述内螺纹相配合的外螺纹。

9.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉用喷嘴，其特征在于，所述引流部的上部形成有外喇叭口型的连接锥段，所述导流部配合在所述连接锥段内。

10.一种多晶硅还原炉，其特征在于，包括：

底盘，所述底盘上设有进气通孔；和

喷嘴，所述喷嘴设在所述底盘上且所述喷嘴为根据权利要求1-9中任一项所述的多晶硅还原炉用喷嘴，其中所述第一进气腔与所述进气通孔相连通。