CN221217168U - 多晶硅反应炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多晶硅反应炉。多晶硅反应炉包括底盘、炉体钟罩以及底座组件；炉体钟罩罩设在底盘上并形成容置腔；底座组件设于底盘，底座组件包括用于定位硅芯的安装件，安装件位于容置腔内，且构造有用于支撑硅芯底端的支撑面；各底座组件的支撑面与底盘的间距被配置为，由炉体钟罩的中心轴线向炉体钟罩边缘的方向逐渐降低。本实用新型中的多晶硅反应炉能够提高硅料致密度、并使硅料成品品质较高。

Description

多晶硅反应炉

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，特别是涉及一种多晶硅反应炉。

背景技术

改良西门子法是国际上生产多晶硅的主流技术，其核心设备是还原炉。具体地，将若干对“π”形硅芯(两支垂直的硅芯顶部通过一根短硅芯横梁连接)垂直安装在还原炉内，通过硅芯自身电阻性发热，维持1100℃左右的表面温度，使SiHCl₃和H₂在硅芯表面发生化学气相沉积，从而制备棒状的多晶硅。然而，在多晶硅的制作过程中，位于“π”形硅芯顶部的短硅芯横梁的温度通常很高，这导致硅芯中上部有严重的爆米花现象，导致成品硅料致密度降低，影响了成品的品质。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够提高硅料致密度、硅料成品品质较高的多晶硅反应炉。

本申请实施例提供一种多晶硅反应炉，包括底盘、炉体钟罩以及底座组件；

炉体钟罩罩设在底盘上并形成容置腔；

底座组件设于底盘，底座组件包括用于定位硅芯的安装件，安装件位于容置腔内，且构造有用于支撑硅芯底端的支撑面；

各底座组件的支撑面与底盘的间距被配置为，由炉体钟罩的中心轴线向炉体钟罩边缘的方向逐渐降低。

在其中一个实施例中，多个底座组件各自分布在多个同心设置、且半径不同的圆上，多个圆的圆心与炉体钟罩的中心轴线重合；

位于同一圆上的各底座组件包括的支撑面与底盘的间距相同；

位于不同圆上的底座组件包括的支撑面与底盘的间距，由圆的圆心向径向外侧的方向逐渐减小。

在其中一个实施例中，位于相邻圆上的底座组件包括的支撑面与底盘的间距的差D1和任一硅芯的顶端部在反应完毕后的直径D2满足：D1≥D2。

在其中一个实施例中，硅芯包括横梁部和连接于横梁部相对两侧的硅芯部；

每一底座组件均包括两个安装件，每一安装件构造有一个安装槽，安装槽的槽底壁构成支撑面；

同一底座组件中的两个安装槽分别用于支撑固定同一个硅芯中的两个硅芯部。

在其中一个实施例中，每一底座组件还包括两个电极和分别套设在两个电极外的两个绝缘套，两个绝缘套间隔设置在底盘上；

同一底座组件中的两个安装件一一对应连接于两个电极。

在其中一个实施例中，位于相邻圆上的底座组件包括的支撑面与底盘的间距的差均相等。

在其中一个实施例中，炉体钟罩包括直筒部和封头，直筒部连接于底盘，封头封堵于直筒部的背离底盘的一侧，且封头构造为向背离直筒部的一侧隆起的凸起结构；

硅芯安装在安装件上时，与炉体钟罩的中心轴线的距离最近的硅芯的顶端部与封头的内壁最高位置处的间距H1满足：H1≥200mm。

在其中一个实施例中，硅芯安装在安装件上时，位于直径最大的圆上的硅芯相对于底盘的设置高度L2，和直筒部的顶端部相对于底盘的设置高度H2满足：L2≤H2。

在其中一个实施例中，炉体钟罩包括钟罩内层、以及设置在钟罩内层之外的钟罩外层，钟罩内层和钟罩外层之间设有冷却夹层。

在其中一个实施例中，底盘上设有反应气体进气口。

上述的多晶硅反应炉的有益效果：

多晶硅反应炉内从底部到顶部，气相温度升高，即在多晶硅反应炉内，顶部的温度较高，使得硅芯的顶端部的温度也较高。而通过各底座组件的支撑面与底盘的间距被配置为，由炉体钟罩的中心轴线向炉体钟罩边缘的方向逐渐降低，使得多个安装件上安装的硅芯的顶端部的设置高度，由炉体钟罩的中心轴线向炉体钟罩外侧的方向逐渐降低，这样各硅芯中温度较高的顶端部处于不同的高度位置，容易将自身热量辐射至炉体钟罩，相比于相关技术中硅芯顶端部辐射的热量都集中在炉体钟罩顶部区域的方案，能够降低硅芯中上部的温度，避免硅芯因温度过高而产生品质下降的问题。当然，如此生产出的硅芯致密度也得到提高，反应完毕的硅芯出炉后，对周围环境中杂质的吸附情况也会得到改善，纯度也会提高。

附图说明

图1为本申请实施例提供的多晶硅反应炉的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的多晶硅反应炉中底座组件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的多晶硅反应炉的俯视结构示意图。

附图标号说明：

100、多晶硅反应炉；10、底盘；20、炉体钟罩；21、直筒部；22、封头；30、硅芯；31、硅芯部；32、横梁部；40、圆；O、中心轴线；P、安装槽；50、底座组件；501、电极；502、绝缘套；503、安装件；51、支撑面。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面结合附图说明本申请实施例的多晶硅反应炉。

图1为本申请实施例提供的多晶硅反应炉的结构示意图，图2为本申请实施例提供的多晶硅反应炉中底座组件的结构示意图，图3为本申请实施例提供的多晶硅反应炉的俯视结构示意图。

参照图1、图2、图3，本申请实施例提供的多晶硅反应炉100包括底盘10、炉体钟罩20以及底座组件50。

炉体钟罩20罩设在底盘10上并与底盘10一起形成容置腔，硅芯30可以位于容置腔内。底座组件50设于底盘10，底座组件50包括用于定位硅芯30的安装件503，安装件503位于容置腔内，这样固定在安装件503上的硅芯30也位于容置腔内。安装件503构造有用于支撑硅芯30底端的支撑面51。各底座组件50的支撑面51与底盘10的间距被配置为，由炉体钟罩20的中心轴线O向炉体钟罩20边缘的方向逐渐降低。

多晶硅反应炉100内从底部到顶部，气相温度升高，即在多晶硅反应炉100内，顶部的温度较高，使得硅芯30的顶端部的温度也较高，硅芯30的底端支撑在支撑面51上。而通过各底座组件50的支撑面51与底盘10的间距被配置为，由炉体钟罩20的中心轴线O向炉体钟罩20边缘的方向逐渐降低，使得各个安装件54上安装的硅芯30的顶端部的设置高度，由炉体钟罩20的中心轴线O向炉体钟罩20边缘的方向逐渐降低，这样各硅芯30中温度较高的顶端部处于不同的高度位置，容易将自身热量辐射至炉体钟罩20，相比于相关技术中硅芯顶端部辐射的热量都集中在炉体钟罩顶部区域的方案，能够降低硅芯30的中上部的温度，避免硅芯30因温度过高而产生品质下降的问题。当然，如此生产出的硅芯30致密度也得到提高，反应完毕的硅芯30出炉后，对周围环境中杂质的吸附情况也会得到改善，纯度也会提高。

继续参照图1，本申请实施例中，硅芯30包括横梁部32和连接于横梁部32相对两侧的硅芯部31，横梁部32可以连接于两个硅芯部31的顶部，以将硅芯30形成为“π”形结构。

各硅芯30的两个硅芯部31通过同一个底座组件50设置在底盘10上，具体地，结合图1、图2，每一底座组件50均包括两个安装件503，每一安装件503构造有一个安装槽P，安装槽P的槽底壁构成支撑面51。

同一底座组件50中的两个安装槽P分别用于支撑固定同一个硅芯30中的两个硅芯部31。

每一底座组件50还包括两个电极501和分别套设在两个电极501外的两个绝缘套502，两个绝缘套502间隔设置在底盘10上。同一底座组件50中的两个安装件503一一对应连接于两个电极501。如此，可以将一个硅芯30通过一个底座组件50设置在底盘10上。可以理解的是，安装件503可以设置为导电件，以便于将硅芯与电极501电连接。安装件503可以设置在对应电极501的顶端部。

各硅芯部31可以通过安装件503、电极501而与外部电源电连接。如此，可以通过电极501实现对硅芯30的电性导通。

当然，在图3中，为了便于表示各个底座组件50的位置关系，在图中以方框表示底座组件50。

另外，底盘10上还可以设有反应气体进气口(未图示)，以供SiHCl₃和H₂等反应气体进入到炉体钟罩20内。

本申请实施例中，由炉体钟罩20的中心轴线O向炉体钟罩20边缘的方向，是指炉体钟罩20俯视时，由中心轴线O向径向外侧的方向。

各底座组件50的支撑面51与底盘10间距由炉体钟罩20的中心轴线O向炉体钟罩20边缘的方向逐渐降低，是指越靠炉体钟罩20外侧位置的支撑面51的高度越低。

本申请实施例中，结合图1和图3，多个底座组件50各自分布在多个同心设置、且半径不同的圆40上，多个圆40的圆心均与炉体钟罩20的中心轴线O重合。

位于同一圆40上的各底座组件50包括的安装件503的支撑面51与底盘10的间距相同。位于不同圆40上的底座组件50包括的安装件503的支撑面51与底盘10的间距，由圆40的圆心向径向外侧的方向逐渐减小。如此，位于同一圆40上的底座组件50包括的支撑面51相对于底盘10的设置高度相同，位于不同圆40上的底座组件50包括的支撑面51有高度差，硅芯30在安装后，各个硅芯30的顶端部的高度，由径向内侧向径向外侧形成一个梯度差，便于炉体钟罩20内的气相均匀分布，也便于硅芯30中上部的温度均匀分布。

另外，通过将位于各圆40上的底座组件50包括的支撑面51的设置高度，从外到内，进行增高，使位于各圆40上的硅芯30的横梁部32处于不同的高度，从而使位于各圆40上的硅芯30的横梁部32上的热量都可以辐射到炉体钟罩20，有效避免了横梁部32热量集中，温度偏高的问题。

具体实现时，例如可以是位于相邻圆40上的安装件503的支撑面51与底盘10的间距的差均相等。如此使得各硅芯30顶端部向炉体钟罩20的热辐射更为均匀。

当然，对于辐射到炉体钟罩20上的热量，可以通过在炉体钟罩20上设置的液冷循环来实现冷却。

示例性地，炉体钟罩20包括钟罩内层、以及设置在钟罩内层之外的钟罩外层，钟罩内层和钟罩外层之间设有冷却夹层(未图示)。如此，硅芯30的横梁部32上的热量可以辐射至钟罩内层，并通过冷却夹层进行散热。具体的，冷却夹层内可以设有循环的冷却液，通过冷却液的循环可以将辐射至炉体钟罩20上的热量的带走。

本申请实施例中，位于相邻圆40上的安装件503的支撑面51与底盘10的间距的差D1和任一硅芯30的顶端部，也即横梁部32在反应完毕后的直径D2满足：D1≥D2。如此可以保证在反应完毕后，各个硅芯30的横梁部32均未被相邻硅芯30遮挡而处于露出状态。

进一步地，继续参照图1，炉体钟罩20包括直筒部21和封头22，直筒部21连接于底盘10，封头22封堵于直筒部21的背离底盘10的一侧，且封头22构造为向背离直筒部21的一侧隆起的凸起结构。

硅芯30安装在安装件503上时，与炉体钟罩20的中心轴线O的距离最近的硅芯30的顶端部与封头22的内壁最高位置处的间距H1满足：H1≥200mm，优选地，H1≥300mm，能够使高度最高的硅芯30顶端部能够得到较好的散热。

可以理解的是，本申请实施例中，封头22并非设平封头22，而是向背离直筒部21的一侧隆起的凸起结构，例如椭圆形封头22或球形封头22，这样炉体钟罩20的中心轴线O处具有较高空间，使多晶硅反应炉100内的有效使用空间增加。当然，为了对该较高空间进行充分利用，本申请实施例中，与炉体钟罩20的中心轴线O的距离最近的硅芯30的顶端部与封头22的内壁最高位置处的间距H1满足：H1≥200mm，这实际上相当于增加了位于中间部分的硅芯30的高度，使多晶硅反应炉100的产量也提高了。

进一步地，硅芯30安装在安装件503上时，位于直径最大的圆40上的硅芯30相对于底盘10的设置高度L2，和直筒部21的顶端部相对于底盘10的设置高度H2满足：L2≤H2。如此，能够使位于各圆40上的硅芯30的横梁部32中的热量可以尽量分散辐射，有效改善横梁部32热量集中，温度偏高的问题。

本申请实施例中，硅芯30的两个硅芯部31的间距为230mm-300mm。如此，可以保证各硅芯部31的成品质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多晶硅反应炉，其特征在于，包括底盘、炉体钟罩以及底座组件；

所述炉体钟罩罩设在所述底盘上并形成容置腔；

所述底座组件设于所述底盘，所述底座组件包括用于定位硅芯的安装件，所述安装件位于所述容置腔内，且构造有用于支撑所述硅芯底端的支撑面；

各所述底座组件的所述支撑面与所述底盘的间距被配置为，由所述炉体钟罩的中心轴线向所述炉体钟罩边缘的方向逐渐降低。

2.根据权利要求1所述的多晶硅反应炉，其特征在于，多个所述底座组件各自分布在多个同心设置、且半径不同的圆上，多个所述圆的圆心与所述炉体钟罩的中心轴线重合；

位于同一所述圆上的各所述底座组件包括的所述支撑面与所述底盘的间距相同；

位于不同所述圆上的所述底座组件包括的所述支撑面与所述底盘的间距，由所述圆的圆心向径向外侧的方向逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的多晶硅反应炉，其特征在于，位于相邻所述圆上的所述底座组件包括的所述支撑面与所述底盘的间距的差D1和任一所述硅芯的顶端部在反应完毕后的直径D2满足：D1≥D2。

4.根据权利要求1所述的多晶硅反应炉，其特征在于，所述硅芯包括横梁部和连接于所述横梁部相对两侧的硅芯部；

每一所述底座组件均包括两个所述安装件，每一所述安装件构造有一个安装槽，所述安装槽的槽底壁构成所述支撑面；

同一所述底座组件中的两个所述安装槽分别用于支撑固定同一个硅芯中的两个所述硅芯部。

5.根据权利要求4所述的多晶硅反应炉，其特征在于，每一所述底座组件还包括两个电极和分别套设在两个所述电极外的两个绝缘套，所述两个绝缘套间隔设置在所述底盘上；

同一所述底座组件中的两个安装件一一对应连接于两个所述电极。

6.根据权利要求2所述的多晶硅反应炉，其特征在于，位于相邻所述圆上的底座组件包括的所述支撑面与所述底盘的间距的差均相等。

7.根据权利要求2所述的多晶硅反应炉，其特征在于，所述炉体钟罩包括直筒部和封头，所述直筒部连接于所述底盘，所述封头封堵于所述直筒部的背离所述底盘的一侧，且所述封头构造为向背离所述直筒部的一侧隆起的凸起结构；

所述硅芯安装在所述安装件上时，与所述炉体钟罩的中心轴线的距离最近的所述硅芯的顶端部与所述封头的内壁最高位置处的间距H1满足：H1≥200mm。

8.根据权利要求7所述的多晶硅反应炉，其特征在于，所述硅芯安装在所述安装件上时，位于直径最大的所述圆上的所述硅芯相对于所述底盘的设置高度L2，和所述直筒部的顶端部相对于所述底盘的设置高度H2满足：L2≤H2。

9.根据权利要求1～7中任一项所述的多晶硅反应炉，其特征在于，所述炉体钟罩包括钟罩内层、以及设置在所述钟罩内层之外的钟罩外层，所述钟罩内层和所述钟罩外层之间设有冷却夹层。

10.根据权利要求1～7中任一项所述的多晶硅反应炉，其特征在于，所述底盘上设有反应气体进气口。