CN110937607B - 还原炉底盘及多晶硅还原炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其是涉及一种还原炉底盘及多晶硅还原炉。还原炉底盘包括底盘主体，底盘主体上安装有多圈电极组；底盘主体包括相对间隔设置的第一底盘、第二底盘和第三底盘，以及位于第二底盘和第一底盘之间的多个导流环板；第三底盘上开设有进气孔，用于向进气腔室内通气；导流环板形成环形的导流通道且导流通道的两端分别与进气腔室和还原炉相连通；多个导流环板呈同心间隔分布于任意相邻的两圈电极组之间。原料气体经由环形的导流通道均匀地进入到还原炉内，从而在一定程度上提高原料气体在还原炉内的流场分布及温度分布，原料气体能够更均匀地沉积在硅棒上生成多晶硅，进而也在一定程度上避免倒棒、硅棒偏心等现象的发生。

Description

还原炉底盘及多晶硅还原炉

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其是涉及一种还原炉底盘及多晶硅还原炉。

背景技术

目前多晶硅的制备多采用改良西门子法，即从还原炉底部的底盘上设置的喷嘴向还原炉内通入三氯氢硅和氢气，然后在通电的硅棒上进行气相沉积反应生成多晶硅；硅棒通过设置于电极上而实现通电。电极一般呈蜂窝状或同心圆排布于底盘上，多个独立的喷嘴临近电极分布，然而通过独立的喷嘴对临近的硅棒直接吹扫物料，会使还原炉内物料气体的流场及温度分布不均匀，导致硅棒底部出现偏心的现象，影响硅棒的垂直度，进而导致倒棒现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种还原炉底盘及多晶硅还原炉，以使原料气体更均匀地进入还原炉，在一定程度上提高原料气体在还原炉内的流场和温度分布的均匀性。

本发明提供了一种还原炉底盘，包括底盘主体；所述底盘主体用于安装包括多个呈同心间隔分布的电极组；所述底盘主体包括相对间隔设置的第一底盘、第二底盘和第三底盘；所述第一底盘和所述第二底盘之间形成冷却腔室，所述第二底盘和所述第三底盘之间形成进气腔室；所述第三底盘形成进气孔，用于向所述进气腔室通气；所述冷却腔室内设置导流环板，所述导流环板的数量为多个，多个所述导流环板呈同心间隔设置于任意相邻的两个所述电极组之间；所述导流环板形成导流通道，所述导流通道的一端与所述进气腔室相连通，所述导流通道的另一端能够与还原炉相连通。

进一步地，所述第一底盘形成多个第一环隙，所述第二底盘形成多个第二环隙；多个第一环隙和多个第二环隙分别与多个导流环板一一对应，所述导流环板内的所述导流通道的一端与所述第二环隙相连通；所述导流环板的另一端通过所述第一环隙穿过所述第一底盘，以伸入到所述还原炉内预定高度。

进一步地，所述导流环板位于所述还原炉内的一端的端部设置有挡板，用于遮挡所述导流通道的部分；所述挡板的数量为多个，多个所述挡板间隔分布。

进一步地，所述导流环板位于所述还原炉内的一端还设置有换向环板；所述换向环板形成换向通道，所述换向通道的一端与所述导流通道相连通，所述换向通道的另一端与所述导流通道具有预定的倾斜角度。

进一步地，所述导流环板位于所述还原炉内的一端还连接有延长环板；所述延长环板形成延长通道，且所述延长通道的一端与所述导流通道相连通。

进一步地，每个所述电极外均设置有套筒，且所述第一底盘、所述第二底盘和所述底盘上对应所述电极的安装位置处开设有安装孔；所述套筒的一端与所述第一底盘上的所述安装孔相连通，所述套筒的另一端穿过所述第二底盘上的所述安装孔并与所述第三底盘上的所述安装孔相连通。

进一步地，还包括冷却水循环管；所述冷却水循环管均匀分布于所述冷却腔室内。

进一步地，所述底盘主体上还设置有排气管，用于排出所述还原炉内的反应尾气。

进一步地，所述进气孔的数量为多个，多个所述进气孔间隔分布。

本发明还提供了一种多晶硅还原炉，包括上述任一项所述的还原炉底盘。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的还原炉底盘包括底盘主体，底盘主体上安装多个电极组，每个电极组均包括多个电极，且多个电极呈圆周间隔分布；多个电极组之间呈同心间隔分布。底盘主体包括第一底盘、第二底盘和第三底盘，当底盘主体安装于还原炉底部时，第一底盘、第二底盘和第三底盘均水平放置，且第一底盘、第二底盘和第三底盘由上到下依次间隔设置，并在第一底盘和第二底盘之间形成冷却腔室，第二底盘和第三底盘之间形成进气腔室。第三底盘上开设有进气孔，通过进气孔与外部供气管道相连通，从而使原料气体进入到进气腔室内。第一底盘和第二底盘之间设置有沿竖直方向延伸的导流环板，导流环板的一端与第一底盘相连接，导流环板的另一端与第二底盘相连接；导流环板形成导流通道，导流通道也呈环形，且导流通道的一端能够与进气腔室相连通，导流通道的另一端能够与还原炉内部相连通，从而使原料气体首先进入进气腔室内，然后经由环形的导流通道进入的还原炉内。导流环板的数量为多个，多个导流环板由内向外依次呈同心间隔分布于任意相邻的两圈电极组之间。因此，通过设置多个呈同心间隔分布的导流环板，使原料气体经由导流环板内的导流通道更均匀地进入到还原炉内，从而在一定程度上提高原料气体在还原炉内的流场分布及温度分布，原料气体能够更均匀地沉积在硅棒上生成多晶硅，进而也在一定程度上避免倒棒现象的发生。

本发明还提供了一种多晶硅还原炉，包括所述的还原炉底盘，因而所述多晶硅还原炉也具有还原炉底盘的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的还原炉底盘的第一视角下的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的还原炉底盘的第二视角下的结构示意图；

图3为图2中A-A的示意图。

附图标记：

1-底盘主体，11-第一底盘，12-第二底盘，13-第三底盘，14-进气孔；2-导流环板，21-导流通道；3-安装孔，31-套筒。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”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，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参照图1至图3描述根据本申请一些实施例所述的还原炉底盘及多晶硅还原炉。

本申请提供了一种还原炉底盘，如图1至图3所示，包括底盘主体1，底盘主体1安装于还原炉的底部，并与还原炉底部相连接，底盘主体1上安装多个电极组，每个电极组均包括多个电极，且多个电极呈圆周间隔分布；多个电极组之间呈同心间隔分布，优选地，多个电极组之间可以为同心圆间隔设置，也可以为同心的多边形间隔设置，以下实施例将以多个电极组呈同心圆间隔分布进行说明；同时需要说明的是，每个电极组包含的电极的数量均为偶数个；例如在图2所示的实施例中，底盘主体1上设置有四个电极组，四个电极组呈同心圆分布，四个电极组由内向外分别为第一个电极组、第二个电极组、第三个电极组和第四个电极组，其中第一个电极组包括6个呈圆周分布的电极，第二个电极组包括14个呈圆周分布的电极，第三个电极组包括22个呈圆周分布的电极，第四个电极组包括30个呈圆周分布的电极；然而不限于此，可以根据底盘主体1的尺寸和反应要求，调整电极组的数量和每个电极组包括的电极的数量；硅棒插接在电极上，以对硅棒进行通电。需要说明的是，如图2中所示的，位于底盘主体1上的最外层的一圈圆孔为底盘安装孔，用于将底盘主体1与还原炉相连接。

如图3所示，底盘主体1包括第一底盘11、第二底盘12和第三底盘13，当底盘主体1安装于还原炉底部时，第一底盘11、第二底盘12和第三底盘13均水平放置，且第一底盘11、第二底盘12和第三底盘13由上到下依次间隔设置，并在第一底盘11和第二底盘12之间形成冷却腔室，第二底盘12和第三底盘13之间形成进气腔室。

位于最下方的第三底盘13上开设有进气孔14，通过进气孔14与外部供气管道相连通，从而使原料气体(高纯三氯氢硅和氢气的混合气)进入到第二底盘12和第三底盘13之间的进气腔室内。第一底盘11和第二底盘12之间设置有沿竖直方向延伸的导流环板2，导流环板2的一端与第一底盘11相连接，导流环板2的另一端与第二底盘12相连接；具体地，可以将导流环板2的两端分别与第一底盘11和第二底盘12进行焊接连接。导流环板2形成导流通道21，导流通道21也呈环形，且导流通道21的一端能够与进气腔室相连通，导流通道21的另一端能够与还原炉内部相连通，从而使原料气体首先进入进气腔室内，然后经由环形的导流通道21进入的还原炉内。

在该实施例中，导流环板2的数量为多个，多个导流环板2的直径逐渐增加，并由内向外依次呈同心圆间隔分布于任意相邻的两圈电极组之间；即当电极组为n圈时，导流环板2的数量则为(n-1)个，(n-1)个导流环板2呈同心圆间隔分布于n圈电极组之间，例如在图2中所示，电极组为四圈，导流环板2的数量为三个，相邻的两圈电极组之间均设置有一个导流环板2；因此，通过设置多个呈同心圆间隔分布的导流环板2，使原料气体经由导流环板2内的导流通道21更均匀地进入到还原炉内，从而在一定程度上提高原料气体在还原炉内的流场分布及温度分布，原料气体能够更均匀地沉积在硅棒上生成多晶硅，从而也在一定程度上避免倒棒现象的发生。

在该实施例中，优选地，如图3所示，导流环板2的下端的端部与第二底盘12相连接，并在第二底盘12与导流环板2的下端面相贴合的位置处开设第二环隙，使第二环隙与导流环板2内的导流通道21相连通，从而使进气腔室内的原料气体能够经由第二环隙进入到导流通道21内；第一底盘11对应导流环板2的位置开设有第一环隙，导流环板2的上端能够经由第一环隙伸出第一底盘11而进入到还原炉内，从而将导流通道21与还原炉内相连通，使原料气体经由进气腔室和导流通道21进入到还原炉内。导流环板2的数量为多个，第一底盘11和第二底盘12上对应开设的第一环隙和第二环隙的数量也为多个。

在该实施例中，优选地，第三底盘13上设置的进气孔14的数量为多个，多个进气孔14间隔设置；在向进气腔室内通气时，可以通过部分进气孔14向进气腔室内通气，也可以通过全部进气孔14向进气腔室内通气，从而能够改变进气通量，并在一定程度上调节进气通量，并缓解导流通道21两端的压差，使原料气体能够更稳定、均匀地流入还原炉内。

在该实施例中，优选地，如图1和图3所示，导流环板2的上端通过第一环隙穿过第一底盘11并深入到还原炉内一定的高度，从而增加进气高度，进一步优化还原炉内原料气体的流场分布及温度分布。

优选地，导流环板2位于还原炉内的一端，即导流环板2的上端安装有延长环板；延长环板沿竖直方向延伸，延长环板形成延长通道，且延长环板的下端与导流环板2的上端相连接，从而将延长通道与导流通道21连通起来，原料气体经过依次经过导流通道21和延长通道后进入到还原炉内；因此通过在导流环板2上增加具有一定高度延长环板，增加了原料气进入还原炉内的进气高度，从而进一步优化了原料气体在还原炉内的流程分布；需要说明的是，延长环板与导流环板2之间的连接为可拆卸连接，可以根据实际工况和还原炉的规模等因素选择具有不同高度的延长环板；优选地，高出第一底盘11的进气通道的高度，即导流通道21伸出第一底盘11的高度与延长通道的高度之和为2-10cm；从而通过在导流环板2上加装延长环板，能够对原料气的进气高度进行调节，以优化还原炉内原料气体的流场分布及温度分布。

在该实施例中，优选地，导流环板2位于还原炉内的一端，即导流环板2的上端安装有换向环板；换向环板包括相连接的连接部和换向部；连接部和换向部具有预定的倾斜角度，换向环板通过连接部与导流环板2相连接，连接部沿竖直方向延伸并具有一定的高度；换向部位于连接部的上方，且换向部的延伸方向与竖直方向成锐角设置，优选地，该锐角的角度为5-15°；换向环板沿其延伸方向形成有环形的换向通道，换向通道能够与导流通道21相连通；换向通道与导流通道21相连通的一端沿竖直方向延伸一定的高度，换向通道的另一端与竖直方向偏斜一定的锐角；需要说明的是，换向环板与导流环板2之间的连接为可拆卸连接。从而通过换向环板能够对原料气的进气高度和进气角度进行调节，以进一步优化还原炉内原料气体的流场分布及温度分布。

在该实施例中，优选地，导流通道21与进气腔室相连通的一端为进气端，位于还原炉内的一端为出气端，且该进气端和出气端均为环形；优选地，环形进气端和出气端的宽度为1-10mm。

优选地，导流环板2位于还原炉内出气端的端部设置有挡板，挡板能够对环形的出气端进行部分遮挡，挡板的数量为多个，多个挡板均匀的间隔设置在导流环板2的出气端，从而调整导流通道21的出气通量。

需要说明的是，调整挡板的数量，能够使出气端形成多个间隔设置的出气孔，能够在一定程度上模拟喷嘴的出气方式。

优选地，当导流环板2上加装延长环板或换向环板时，延长环板或换向环板远离导流环板2的一端形成新的出气端，挡板罩设于新的出气端上。

在该实施例中，优选地，如图1至图3所示，第一底盘11、第二底盘12和第三底盘13上安装有电极的位置处相应地开设有安装孔3；每个安装孔3内设置有套筒31，套筒31的一端与第一底盘11相连接，并与第一底盘11上对应的安装孔3相连通；套筒31的另一端通过第二底盘12上的安装孔3穿过第二底盘12与第三底盘13相连接，并与第三底盘13上对应的安装孔3相连通；电极插入到套筒31内，并伸入到还原炉。

在该实施例中，优选地，冷却腔室内设置有冷却水循环管(附图中未示出)，冷却水循环管均匀地缠绕分布于冷却腔室内，底盘主体1上设置有进水口和出水口，进水口与冷却水循环管的进水端相连通，并与外界供水管道相连通，以向冷却水循环管内通入冷却水；出水口与冷却水循环管的出水端相连通，并与外界的排水管道相连通。从而通过设置于冷却强室内的冷却水循环管对底盘主体1进行均匀地降温，防止底盘主体1受热变形。

优选地，第一底盘11、第二底盘12和第三底盘13的厚度为25-45mm，三者的厚度可以相同，也可以各不相同。

在该实施例中，优选地，底盘主体1上还设置有排气管(附图中未示出)，以排出还原炉内的反应尾气。优选地，第一底盘11、第二底盘12和第三底盘13上对应开设有排气孔；排气管的一端与第一底盘11相连接，并与第一底盘11上的排气孔相连通，排气管的另一端通过第二底盘12和第三底盘13上开设的排气孔穿过第二底盘12和第三底盘13，伸出底盘主体1与外界尾气管道相连通；由于反应尾气中含有一定的热量，使反应尾气通过排气管依次穿过冷却腔室和进气腔室后排出还原炉，能够对反应尾气的部分热量进行回收利用。

优选地，排气管的数量为多个，多个排气管间隔分布于底盘主体1上。

本申请还提供了一种多晶硅还原炉，包括上述任一实施例的还原炉底盘。

在该实施例中，多晶硅还原炉包括还原炉底盘，因此多晶硅还原炉具有还原炉底盘的全部有益效果，在此不再一一赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种还原炉底盘，其特征在于，包括底盘主体；

所述底盘主体用于安装包括多个呈同心间隔分布的电极组；

所述底盘主体包括相对间隔设置的第一底盘、第二底盘和第三底盘；所述第一底盘和所述第二底盘之间形成冷却腔室，所述第二底盘和所述第三底盘之间形成进气腔室；

所述第三底盘形成进气孔，用于向所述进气腔室通气；

所述冷却腔室内设置导流环板，所述导流环板的数量为多个，多个所述导流环板呈同心间隔设置于任意相邻的两个所述电极组之间；所述导流环板形成导流通道，所述导流通道的一端与所述进气腔室相连通，所述导流通道的另一端能够与还原炉相连通。

2.根据权利要求1所述的还原炉底盘，其特征在于，所述第一底盘形成多个第一环隙，所述第二底盘形成多个第二环隙；

多个第一环隙和多个第二环隙分别与多个导流环板一一对应，所述导流环板内的所述导流通道的一端与所述第二环隙相连通；

所述导流环板的另一端通过所述第一环隙穿过所述第一底盘，以伸入到所述还原炉内预定高度。

3.根据权利要求2所述的还原炉底盘，其特征在于，所述导流环板位于所述还原炉内的一端的端部设置有挡板，用于遮挡所述导流通道的部分；

所述挡板的数量为多个，多个所述挡板间隔分布。

4.根据权利要求2所述的还原炉底盘，其特征在于，所述导流环板位于所述还原炉内的一端还设置有换向环板；

所述换向环板形成换向通道，所述换向通道的一端与所述导流通道相连通，所述换向通道的另一端与所述导流通道具有预定的倾斜角度。

5.根据权利要求2所述的还原炉底盘，其特征在于，所述导流环板位于所述还原炉内的一端还连接有延长环板；

所述延长环板形成延长通道，且所述延长通道的一端与所述导流通道相连通。

6.根据权利要求1所述的还原炉底盘，其特征在于，每个所述电极外均设置有套筒，且所述第一底盘、所述第二底盘和所述第三底盘上对应所述电极的安装位置处开设有安装孔；

所述套筒的一端与所述第一底盘上的所述安装孔相连通，所述套筒的另一端穿过所述第二底盘上的所述安装孔并与所述第三底盘上的所述安装孔相连通。

7.根据权利要求1所述的还原炉底盘，其特征在于，还包括冷却水循环管；

所述冷却水循环管均匀分布于所述冷却腔室内。

8.根据权利要求1所述的还原炉底盘，其特征在于，所述底盘主体上还设置有排气管，用于排出所述还原炉内的反应尾气。

9.根据权利要求1所述的还原炉底盘，其特征在于，所述进气孔的数量为多个，多个所述进气孔间隔分布。

10.一种多晶硅还原炉，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的还原炉底盘。

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