电子级多晶硅还原炉及多晶硅的生产方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107500298A(43)申请公布日2017.12.22(21)申请号201710904159.X(22)申请日2017.09.29(71)申请人江苏鑫华半导体材料科技有限公司地址221004江苏省徐州市经济技术开发区杨山路66号(72)发明人高召帅李钊吴锋于跃吴鹏(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人肖明芳(51)Int.Cl.C01B33/035(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称电子级多晶硅还原炉及多晶硅的生产方法(57)摘要本发明公开了一种电子级多晶硅还原炉，还原炉包括底盘和罩在底盘上的炉体，底盘上设有多对电极、多个喷嘴和至少一个排气口，多个喷嘴按由内向外半径依次增大的n层同心圆分层排列；喷嘴为直管；同心圆半径从小至大依次为第1喷嘴层、……第n喷嘴层，位于第1喷嘴层上的喷嘴出口方向与底盘垂直，位于其余喷嘴层的喷嘴出口方向朝向还原炉垂直中心线且与底盘成75～85度夹角。本发明还公开了一种多晶硅生产方法。喷嘴新的排列方式，有效保证了还原炉内气体和温度分布均匀，降低了炉体内的流动死区和局部高温区；并严格控制原料气摩尔比例及硅棒生长温度。本发明可以将爆米花料比例控制在0～10％，还原电耗在50～65Kw*h/KgSi。CN107500298ACN107500298A权利要求书1/2页1.一种电子级多晶硅还原炉，包括底盘和罩在所述底盘上的钟罩式炉体，所述底盘上设有多对电极、多个喷嘴和至少一个排气口，其特征在于，所述多个喷嘴按由内向外半径依次增大的n层同心圆分层排列，其中n为2或3；所述同心圆以所述底盘中心为中心点，所述喷嘴为直管；同心圆半径从小至大依次为第1喷嘴层、……第n喷嘴层，位于第1喷嘴层上的喷嘴出口方向与所述底盘垂直，位于其余喷嘴层的喷嘴出口方向朝向还原炉垂直中心线且与所述底盘成75～85度夹角。2.根据权利要求1所述的一种电子级多晶硅还原炉，其特征在于，所述第1喷嘴层的喷嘴内径为10～15mm，所述其余喷嘴层的喷嘴内径为5～10mm。3.根据权利要求1所述的一种电子级多晶硅还原炉，其特征在于，所述多对电极按由内向外半径依次增大的m层同心圆分层排列，其中m为2或3，所述同心圆以所述底盘中心为中心点，同心圆半径从小至大依次为第1电极层、……第m电极层，喷嘴层和电极层交错排列，第1喷嘴层位于第1电极层和底盘中心之间。4.根据权利要求3所述的一种电子级多晶硅还原炉，其特征在于，所述m为2，所述多对电极为12对电极，第1电极层均匀分布4对电极，所述4对电极形成第1正方形，第2电极层均匀分布8对电极；所述n为2，所述多个喷嘴为8个，第1喷嘴层和第2喷嘴层分别均匀分布4个喷嘴，所述第1喷嘴层的4个喷嘴形成第2正方形，所述第2喷嘴层的4个喷嘴形成第3正方形；所述第1正方形、第2正方形和第3正方形的4条边相互平行。5.根据权利要求4所述的一种电子级多晶硅还原炉，其特征在于，所述第1喷嘴层的半径比第1电极层的半径小50～75mm，所述第2喷嘴层的半径为第1电极层和第2电极层的半径平均值。6.根据权利要求3所述的一种电子级多晶硅还原炉，其特征在于，所述m为3，所述多对电极为24对电极，第1电极层均匀分布4对，所述4对电极形成第1正方形，第2电极层均匀分布8对电极，第3电极层均匀分布12对电极；所述n为3，所述多个喷嘴为16个，第1喷嘴层和第2喷嘴层分别均匀分布4个喷嘴，第3喷嘴层均匀分布8个喷嘴，所述第1喷嘴层的4个喷嘴形成第2正方形，所述第2喷嘴层的4个喷嘴形成第3正方形；所述第1正方形、第2正方形和第3正方形的4条边相互平行。7.根据权利要求6所述的一种电子级多晶硅还原炉，其特征在于，所述第1喷嘴层的半径比第1电极层的半径小50～75mm，所述第2喷嘴层的半径为第1电极层和第2电极层半径的平均值，所述第3喷嘴层的半径为第2电极层和第3电极层半径的平均值。8.根据权利要求1所述的一种电子级多晶硅还原炉，其特征在于，所述炉体的材质为银钢复合板。9.根据权利要求1所述的一种电子级多晶硅还原炉，其特征在于，所述喷嘴与所述底盘螺纹连接。10.根据权利要求1所述的一种电子级多晶硅还原炉，其特征在于，所述至少一个排气口设在第1喷嘴层和第1电极层之间。11.一种利用权利要求1-10任意一项所述的电子级多晶硅还原炉生产多晶硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)硅棒生长前期：通过喷嘴喷入的原料气中氢气和三氯氢硅的摩尔比为5.0～6.0:1，硅棒表面温度为1050～1100℃；2CN107500298A权利要求书2/2页(2)硅棒生长中期：通过喷嘴喷入的原料气中氢气和三氯氢硅的摩尔比为3.5～5.0:1，硅棒表面温