[发明专利]多晶硅还原炉及其喷嘴

说明书

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