[发明专利]还原炉及使用该还原炉的多晶硅生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种还原炉，尤其涉及一种用于多晶硅生产的还原炉及使用该还原炉的多晶硅生产工艺。

背景技术

目前，改良西门子法制备多晶硅采用钟罩式还原炉，还原炉底盘上装有若干对分布均匀的电极，至少一个尾气口和若干个分布均匀的进料喷嘴，每根电极上安装有直径在10-15毫米,长度为2000-3000毫米的硅芯，每对硅芯顶部用一段横梁搭接，形成一对硅芯，当给该对硅芯上通有6-12千伏高压电，硅芯会被击穿，形成一个导体，硅芯通过控制电流使温度达到1080-1100摄氏度，氢气和三氯氢硅在还原炉内发生氢还原反应生成的多晶硅沉积在硅芯上，随着电流增加，硅棒温度升高，硅棒直径会逐渐变粗。

钟罩式还原炉底盘采用圆形分布，多层底盘层级分布，同层之间相邻电极较大间隔分布，这样分布对多晶硅产量可以大幅度提高，但是单炉电耗相对较高，正料相对较低，由于电极间距较大，整个炉内需要的很大的电流来控制硅棒温度，炉内热场需要较高的热量保持运行，生长在后期，硅棒直径变粗，硅棒之间热量辐射较大，使炉内温度升高，由于温度过高，横梁连接处会出现烧熔现象，使硅棒出现裂棒打火现象，这样很容易出现缺相，使炉内整个热场热量分布不均匀，容易出现炉内雾化现象，导致产量低，电耗高的现象，而且硅棒表面呈毛刺状，温度升高，硅棒与炉筒距离变窄，炉内沉积的无定型硅会增多，进而吸附在硅棒表面，这样对炉筒材质影响较大，多晶硅质量等级较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种成本较低、转化率高的还原炉及使用该还原炉的多晶硅生产工艺。

一种还原炉，用于多晶硅生产，包括还原炉底盘、设置在还原炉底盘上的还原炉钟罩及设置在还原炉底盘上的电极，其特征在于，电极的间距在80到200毫米之间。

一种多晶硅生产工艺，包括如下步骤：提供上述还原炉；将硅芯设置在电极上；通入三氯氢硅和氢气进入还原炉内长晶；开炉取出生长完成的硅棒。

本发明的还原炉在多晶硅生产过程中，密度增大，硅棒之间辐射热量增大，热量利用率高，电流控制采用梯度控制法，保证各层温度气场均匀，硅棒直径均匀。在还原炉内单位体积三氯氢硅浓度增加，转化率提高，消耗的原料减少，单炉产量提高。同时，电流给定减少，电负荷减少，变压器负荷降低，使用寿命延长。在热量、物料、设备等各方面都节约了成本。

附图说明

图1为还原炉结构示意图。

图2为实施方式一还原炉底盘平面图。

图3为实施方式二的还原炉底盘平面图。

图4为实施方式三的还原炉底盘示意图。

图5为图4所示还原炉底盘另一角度的示意图。

具体实施方式

请参见图1，本发明的还原炉包括还原炉底盘1、还原炉窥视孔2、炉体回水管3、电极4、底盘上水管5、进料管6、尾气口7、炉体上水管8和还原炉钟罩9。硅芯10设置在还原炉内，在制备过程中，还原炉内发生还原反应，多晶硅不断在硅芯上沉积，生长为硅棒。

还原炉底盘1上设置有电极4，每个电极4上设置有一个硅芯10。硅芯10的直径在10毫米到15毫米之间，硅芯10的在2000毫米到3000毫米之间。电极4的数量为多个，成对设置。每对硅芯10相互搭接。工作时电极4通6-12千伏的高压电，硅芯10会被击穿，形成一个导体。硅芯通过控制电流使温度达到1080-1100℃，氢气和三氯氢硅在还原炉内发生氢还原反应生成的多晶硅沉积在硅芯上，随着电流增加，硅芯温度升高，多晶硅不断沉积附着，硅棒直径会逐渐变粗，直到增加到预定直径，完成生长，成为合格的多晶硅棒。

还原炉钟罩9是作为还原反应的容器，还原炉钟罩9设置在还原炉底盘1上。炉体上水管8和炉体回水管3设置在还原炉钟罩9上，还原炉钟罩9上还设置有还原炉窥视孔2，操作人员用于从还原炉窥视孔2观察硅棒的生长情况。

还原炉底盘1上还设置有进料管6和尾气口7以及底盘上水管5。作为还原反应原料的氢气和二氯氢硅从进料管6进入还原炉发生还原反应后，尾气就从尾气口7通出，使反应持续进行。