專利名稱：一種高純多晶硅制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多晶硅制造領(lǐng)域，特別是涉及一種高純多晶硅制備裝置。
背景技術(shù)：
目前，用于生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的工藝方法主要有西門(mén)子法、硅烷法和流化床法。這三種方法實(shí)際上都須分成兩步，第一步是將工業(yè)硅(純度為98-99%)進(jìn)行氣化，經(jīng)多級(jí)提純獲得三氯氫硅(SiHCl3)、二氯二氫硅(SiH2Cl2)、硅烷(SiH4)等氣體；第二步再將上述高純氣體還原成聞純娃(多晶娃)。西門(mén)子法采用氯氣和氫氣合成氯化氫，氯化氫和工業(yè)硅粉在高溫下合成三氯氫硅，然后對(duì)三氯氫硅進(jìn)行化學(xué)精制提純，再經(jīng)多級(jí)精餾，使其純度達(dá)到9個(gè)9以上。該工藝的主要問(wèn)題就是投資大、能耗高，每生產(chǎn)一公斤多晶硅需要耗電幾十度到兩百度，并且現(xiàn)行大多制氣和還原工藝產(chǎn)生大量四氯化硅，而四氯化硅必須經(jīng)過(guò)氫化反應(yīng)生成三氯氫硅之后才能被有效利用。目前，多晶硅生產(chǎn)廠商特別是我國(guó)廠商面臨大量四氯化硅庫(kù)存有待氫化的問(wèn)題，因而高效率低成本的四氯化硅氫化技術(shù)也是目前存在的主要技術(shù)壁壘之一。硅烷法是利用硅烷(SiH4)的熱分解反應(yīng)制取高純硅(多晶硅)。目前，該技術(shù)又分為兩種工藝:一種是直接將硅烷氣體加熱分解，該硅烷分解時(shí)較易在氣相成核，所以在反應(yīng)室內(nèi)生成硅的粉塵，損失達(dá)109Γ20% ;另一種是采用硅芯絲作為電阻發(fā)熱元件，通過(guò)電阻加熱硅烷氣體進(jìn)行分解沉積，該方法內(nèi)部溫度必須保持在1000°C以上，由于硅芯反應(yīng)表面積小，反應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，存在能耗高、轉(zhuǎn)換效率低等缺陷。流化床法是硅烷法的改進(jìn)，此法將硅烷氣體通入加有小顆粒硅粉(晶種)的流化床加熱爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分解沉積反應(yīng)，生成顆粒狀多晶硅產(chǎn)品。由于流化床反應(yīng)爐加熱效率高，參與反應(yīng)的硅表面積大，因而該方法生產(chǎn)效率高、能耗低、成本較低。該方法缺點(diǎn)是由于該流化床通常為外電阻加熱式，爐內(nèi)還原溫度較高(大于780°C )，爐壁易發(fā)生硅沉積，一次轉(zhuǎn)換效率較低(10°/Γ15%)。傳統(tǒng)的西門(mén)子法、硅烷法及流化床法均具有加熱不均勻，存在溫度梯度的缺點(diǎn)，多晶硅會(huì)選擇沉積在溫度高的爐壁上而形成“無(wú)效沉積”，而如果將電阻加熱元件設(shè)置于反應(yīng)爐內(nèi)，又將產(chǎn)生發(fā)熱元件的揮發(fā)性污染，導(dǎo)致影響多晶硅的純度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種高純多晶硅制備裝置，主要用于解決傳統(tǒng)方法制備多晶硅過(guò)程中存在的能耗高、成本高、生產(chǎn)效率低及污染大的缺陷。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種高純多晶硅制備裝置，用于通過(guò)硅烷氣體分解并在多晶硅顆粒料的表面沉積高純多晶硅，包括:反應(yīng)單元，所述反應(yīng)單元包括反應(yīng)容器，用于盛裝所述多晶硅顆粒料；進(jìn)料單元，所述進(jìn)料單元設(shè)于所述反應(yīng)容器的頂部和底部，用于供應(yīng)所述 硅烷氣體及所述多晶硅顆粒料給所述反應(yīng)容器；加熱單元，所述加熱單元設(shè)于所述反應(yīng)容器的側(cè)壁，所述加熱單元包括微波發(fā)生器；出料單元，所述出料單元設(shè)于所述反應(yīng)容器的底部和頂部，用于反應(yīng)完的所述多晶硅顆粒料及所述硅烷氣體排出于所述反應(yīng)容器；測(cè)控單元，所述測(cè)控單元設(shè)于所述反應(yīng)容器的側(cè)壁和頂部，用于測(cè)量和控制所述多晶硅顆粒料料層的溫度和高度；其中，所述微波發(fā)生器產(chǎn)生微波進(jìn)入所述反應(yīng)容器內(nèi)，對(duì)所述多晶硅顆粒料進(jìn)行選擇性加熱，所述硅烷氣體通過(guò)并充分接觸多晶娃顆粒料并將分解生成的聞純娃沉積于所述多晶娃顆粒料的表面。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，所述反應(yīng)容器外套有冷卻夾套，所述冷卻夾套的側(cè)壁設(shè)有循環(huán)冷卻介質(zhì)的進(jìn)出管。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，所述進(jìn)料單元包括:固體進(jìn)料單元，所述固體進(jìn)料單元包括:進(jìn)料管，所述進(jìn)料管設(shè)于所述反應(yīng)容器的頂部；進(jìn)料閥，所述進(jìn)料閥與所述進(jìn)料管相連；進(jìn)料倉(cāng)，所述進(jìn)料倉(cāng)與所述進(jìn)料閥通過(guò)法蘭相連；氣體進(jìn)料單元，所述氣體進(jìn)料單元包括進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管設(shè)于所述反應(yīng)容器的底部，并深入至所述多晶硅顆粒料中；其中，所述多晶硅顆粒料通過(guò)所述固體進(jìn)料單元進(jìn)入所述反應(yīng)容器內(nèi)，所述進(jìn)氣管將所述硅烷氣體吹入，使得被加熱的所述多晶硅顆粒料呈沸騰狀。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，所述微波發(fā)生器包括:電子管，所述電子管為磁控管；矩形波導(dǎo)，所述矩形波導(dǎo)與所述電子管相連，并設(shè)于所述反應(yīng)容器的側(cè)壁和頂部，用于連接所述電子管與所述反應(yīng)容器。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，所述出料單元包括:固體出料單元，所述固體出料單元包括:下料管，所述下料管設(shè)于所述反應(yīng)容器的底部；出料閥，所述出料閥與所述下料管相連；出料倉(cāng)，所述出料倉(cāng)與所述出料閥通過(guò)法蘭相連:氣體出料單元，所述氣體出料單元包括出氣管，所述出氣管設(shè)于所述反應(yīng)容器的頂部；其中，所述硅烷氣體分解生成的硅沉積在所述多晶硅顆粒料上，所述多晶硅顆粒料通過(guò)所述下料管及出料閥掉落至所述出料倉(cāng)內(nèi)；反應(yīng)生成的氫氣及未反應(yīng)完全的所述硅烷氣體通過(guò)所述出氣管排出。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，所述下料管的外壁設(shè)有水冷套，用于冷卻由所述反應(yīng)容器的底部下落的所述多晶硅顆粒料。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，所述測(cè)控單元包括:測(cè)溫儀，所述測(cè)溫儀為紅外測(cè)溫儀，設(shè)于所述反應(yīng)容器的側(cè)壁；料位儀，所述料位儀為雷達(dá)料位儀，設(shè)于所述反應(yīng)容器的頂部；壓力表，所述壓力表設(shè)于所述反應(yīng)容器、所述進(jìn)料倉(cāng)及所述出料倉(cāng)上，用于測(cè)量其內(nèi)部壓力。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，所述反應(yīng)容器、所述進(jìn)料倉(cāng)及所述出料倉(cāng)均為采用不銹鋼腔體密封的壓力容器。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，所述進(jìn)料倉(cāng)耐壓不低于反應(yīng)容器耐壓。根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，所述進(jìn)料倉(cāng)及所述出料倉(cāng)內(nèi)均置換有氬氣或氮?dú)獾缺Ｗo(hù)性氣體。本實(shí)用新型的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型多晶硅制備裝置采用微波發(fā)生器生成微波直接加熱多晶硅顆粒料，由于多晶硅為強(qiáng)吸波物質(zhì)，微波的熱效應(yīng)使得多晶硅顆粒料迅速升溫，再將硅烷氣體通入反應(yīng)容器內(nèi)，直接通過(guò)并充分接觸多晶硅顆粒料。實(shí)用新型利用微波的穿透性加熱與選擇性加熱的特點(diǎn)，對(duì)多晶硅顆粒進(jìn)行快速、均勻的加熱，使得硅烷氣體分解產(chǎn)生的高純多晶硅形成“有效定向沉積”，品質(zhì)好；同時(shí)本實(shí)用新型利用微波加熱使得硅烷氣體在通過(guò)或接觸多晶硅顆粒料時(shí)分解溫度降低，反應(yīng)轉(zhuǎn)化效率也大幅提聞，具有低能耗、低成本、生廣效率聞及污染小等優(yōu)點(diǎn)。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型多晶硅制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型提供一種高純多晶硅制備裝置，用于通過(guò)硅烷氣體分解并在多晶硅顆粒料的表面沉積高純多晶硅，包括反應(yīng)單元1、進(jìn)料單元2、加熱單元3、出料單元4及測(cè)控單元5。其中，加熱單元3產(chǎn)生微波進(jìn)入反應(yīng)單元I內(nèi)，對(duì)多晶硅顆粒料進(jìn)行加熱，硅烷氣體通過(guò)或接觸多晶硅顆粒料并將分解生成的高純硅沉積于多晶硅顆粒料的表面。反應(yīng)單元I包括反應(yīng)容器，用于盛裝多晶硅顆粒料，提供硅烷氣體進(jìn)行熱分解來(lái)沉積多晶硅顆粒的反應(yīng)空間。反應(yīng)容器I為采用不銹鋼腔體密封的壓力容器，其內(nèi)壁采用石英、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、氮化鋁等耐溫抗腐蝕防污染高純材料，其外壁采用不銹鋼腔體密封，其耐壓小于IMpa，通常保持在0.1-1Mpa之間。其中，反應(yīng)容器I外套有冷卻夾套(圖中未畫(huà)出)，冷卻夾套的側(cè)壁設(shè)有循環(huán)冷卻介質(zhì)的進(jìn)出管(圖中未畫(huà)出)，循環(huán)冷卻介質(zhì)可以是水、油及氣體等。進(jìn)料單元2設(shè)于反應(yīng)容器I的頂部和底部，用于供應(yīng)硅烷氣體及多晶硅顆粒料給反應(yīng)容器I。進(jìn)料單元2包括固體進(jìn)料單元201及氣體進(jìn)料單元202,固體進(jìn)料單元201包括進(jìn)料管20101、進(jìn)料閥20102及進(jìn)料倉(cāng)20103，進(jìn)料管20101設(shè)于反應(yīng)容器I的頂部，進(jìn)料閥20102與進(jìn)料管20101相連，進(jìn)料倉(cāng)20103與進(jìn)料閥20102通過(guò)法蘭相連。其中，進(jìn)料倉(cāng)20103為采用不銹鋼腔體密封的壓力容器，進(jìn)料倉(cāng)20103耐壓不低于反應(yīng)容器I耐壓，進(jìn)料倉(cāng)20103內(nèi)置換有氬氣或氮?dú)獾缺Ｗo(hù)性氣體，防止進(jìn)料倉(cāng)20103內(nèi)部發(fā)生爆炸事故。氣體進(jìn)料單元202包括進(jìn)氣管，進(jìn)氣管202設(shè)于反應(yīng)容器I的底部并深入至多晶硅顆粒料中，其中，多晶硅顆粒料通過(guò)固體進(jìn)料單元201進(jìn)入反應(yīng)容器I內(nèi)，進(jìn)氣管202將硅烷氣體吹入，使得被加熱的多晶硅顆粒料呈沸騰狀。加熱單元3包括微波發(fā)生器，設(shè)于反應(yīng)容器I的側(cè)壁，微波發(fā)生器3包括電子管301及矩形波導(dǎo)302，電子管301為磁控管，也可以為調(diào)速管或行波管等。在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中通常采用單個(gè)大功率磁控管(915MHz磁控管)或者多個(gè)小功率磁控管(2450MHz)組合而成的加熱源。矩形波導(dǎo)302與電子管301相連，并設(shè)于反應(yīng)容器I的側(cè)壁和頂部，用于連接電子管301與反應(yīng)容器I。其中，微波發(fā)生器3的電子管301產(chǎn)生微波，通過(guò)矩形波導(dǎo)302傳送并密閉在反應(yīng)容器I內(nèi)部，微波被多晶硅顆粒料吸收從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶硅顆粒料的加熱。由于處于電磁場(chǎng)內(nèi)的多晶硅顆粒料可以直接吸收微波，因此加熱較為均勻。出料單元4設(shè)于反應(yīng)容器I的底部和頂部，用于將反應(yīng)完的多晶硅顆粒料及硅烷氣體排出于反應(yīng)容器I 出料單元4包括固體出料單元401及氣體出料單元402，固體出料單元401包括下料管40101、出料閥40102及出料倉(cāng)40103，下料管40101設(shè)于反應(yīng)容器I的底部，出料閥40102與下料管40101相連，出料倉(cāng)40103與出料閥40102通過(guò)法蘭相連。其中，下料管40101的外壁設(shè)有水冷套403，用于冷卻由反應(yīng)容器I的底部下落的多晶硅顆粒料。出料倉(cāng)40103為采用不銹鋼腔體密封的壓力容器，出料倉(cāng)40103內(nèi)置換有氬氣或氮?dú)獾缺Ｗo(hù)性氣體，防止出料倉(cāng)40103內(nèi)部發(fā)生爆炸事故。氣體出料單元402包括出氣管，出氣管402設(shè)于反應(yīng)容器I的頂部。硅烷氣體分解生成的硅沉積在多晶硅顆粒料上，多晶硅顆粒料通過(guò)下料管40101及出料閥40102掉落至出料倉(cāng)40103內(nèi)，反應(yīng)生成的氫氣及未反應(yīng)完全的硅烷氣體通過(guò)出氣管402排出。測(cè)控單元5設(shè)于反應(yīng)容器I的側(cè)壁和頂部，用于測(cè)量和控制多晶硅顆粒料料層的溫度和高度。測(cè)控單元包括測(cè)溫儀501、料位儀502及壓力表(圖中未畫(huà)出)，測(cè)溫儀501為紅外測(cè)溫儀，設(shè)于反應(yīng)容器I的側(cè)壁，即時(shí)測(cè)量多晶硅顆粒料的料層溫度。根據(jù)測(cè)溫儀測(cè)出的溫度，微波發(fā)生器3自動(dòng)調(diào)整發(fā)射出的微波功率，從而實(shí)現(xiàn)有效控制多晶硅顆粒料的料層溫度的目的。料位儀502為雷達(dá)料位儀，設(shè)于反應(yīng)容器I的頂部，即時(shí)測(cè)量多晶硅顆粒料的料層高度，根據(jù)料位儀502測(cè)出的料位顯示可調(diào)整多晶硅顆粒料層的料層高度，實(shí)現(xiàn)加料和排料控制。壓力表設(shè)于反應(yīng)容器1、進(jìn)料倉(cāng)20103及出料倉(cāng)40103上，用于測(cè)量其內(nèi)部壓力。本實(shí)用新型多晶硅制備裝置的工作流程如下:本裝置采用硅烷氣體分解并在多晶娃顆粒料的表面沉積聞純多晶娃，首先將多晶娃顆粒料放入反應(yīng)容器I頂部的進(jìn)料倉(cāng)20103，旋開(kāi)進(jìn)料閥20102，使得進(jìn)料倉(cāng)20103中的多晶硅顆粒料隨著自重進(jìn)入進(jìn)料管20101并最終落入反應(yīng)容器I內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)容器I內(nèi)的多晶硅顆粒料積累到一定的料層高度時(shí)關(guān)閉進(jìn)料閥20102。接著打開(kāi)微波發(fā)生器3產(chǎn)生一定頻率的微波，并通過(guò)矩形波導(dǎo)302導(dǎo)入反應(yīng)容器I內(nèi)直接加熱多晶硅顆粒料，同時(shí)通過(guò)反應(yīng)容器I底部的進(jìn)氣管202將硅烷氣體通入多晶硅顆粒料中，并將多晶硅顆粒料的顆粒吹起，使其呈沸騰狀。硅烷氣體與多晶硅進(jìn)行熱交換，在常壓或者加壓(O-1MPa)，溫度在550°C _1400°C條件下，反應(yīng)容器I內(nèi)的硅烷氣體開(kāi)始迅速分解，化學(xué)反應(yīng)方程式為=SiH4 — Si+2H2 ;反應(yīng)生成的硅沉積在多晶硅顆粒料上，生成的氫氣和未反應(yīng)完的硅烷氣體由上部出氣管402排出。隨著反應(yīng)的逐步進(jìn)行，多晶硅顆粒料的顆粒持續(xù)長(zhǎng)大，當(dāng)多晶硅顆粒料持續(xù)長(zhǎng)大到直徑大于Imm時(shí)，多晶硅顆粒料隨著自重而落下，進(jìn)入與反應(yīng)容器I底部相連的下料管40101中，打開(kāi)下料管40101外壁的水冷套403逐步冷卻多晶硅顆粒料，此時(shí)再將出料閥40102打開(kāi)，多晶硅顆粒料掉落至出料倉(cāng)40103內(nèi)，當(dāng)出料倉(cāng)40103快滿時(shí)，關(guān)閉出料閥40102。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了更好的控制和調(diào)節(jié)反應(yīng)容器I內(nèi)的溫度和反應(yīng)進(jìn)度，需要對(duì)反應(yīng)容器I內(nèi)的溫度及多晶硅顆粒料的數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。反應(yīng)容器I內(nèi)的多晶硅顆粒料的溫度可以通過(guò)設(shè)于反應(yīng)容器I的側(cè)壁的測(cè)溫儀501來(lái)測(cè)定，根據(jù)測(cè)溫儀501測(cè)出的溫度，通過(guò)微波發(fā)生器3自動(dòng)調(diào)整發(fā)射出的微波功率，從而達(dá)到有效控制多晶硅顆粒料溫度的目的。多晶硅顆粒料的數(shù)量可由設(shè)于反應(yīng)容器I的頂部的料位儀502反饋，根據(jù)料位儀502測(cè)出的料位，實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整多晶硅顆粒料的料層高度，當(dāng)反應(yīng)容器I內(nèi)的多晶硅顆粒料的料層高度少于預(yù)設(shè)的數(shù)值時(shí)，打開(kāi)進(jìn)料倉(cāng)20103向倉(cāng)內(nèi)加入新的多晶硅顆粒料。本實(shí)用新型多晶硅制備裝置采用微波發(fā)生器生成微波直接加熱多晶硅顆粒料。微波加熱具有穿透性，可實(shí)現(xiàn)無(wú)梯度、整體、同步、均勻加熱，大幅度縮短加熱時(shí)間以及降低加熱過(guò)程的熱損失；另外利用物質(zhì)體系中成分不同吸波能力不同的特點(diǎn)，可對(duì)吸波能力強(qiáng)的成分進(jìn)行選擇性加熱，從而產(chǎn)生局部熱點(diǎn)效應(yīng)，形成非平衡態(tài)熱場(chǎng)或熱反應(yīng)場(chǎng)，從而降低整體工藝溫度或反應(yīng)溫度，大幅度提高反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率。由于多晶硅為強(qiáng)吸波物質(zhì)，微波的熱效應(yīng)使得多晶硅顆粒料迅速升溫，再將硅烷氣體通入反應(yīng)容器內(nèi)，直接通過(guò)并充分接觸多晶硅顆粒料。本實(shí)用新型利用微波的穿透性加熱與選擇性加熱的特點(diǎn)，對(duì)多晶硅顆粒進(jìn)行快速、均勻的加熱，使得硅烷氣體分解產(chǎn)生的高純多晶硅“有效定向沉積”，品質(zhì)好；同時(shí)，本實(shí)用新型利用微波加熱使得硅烷氣體在通過(guò)多晶硅顆粒料時(shí)分解溫度降低，反應(yīng)轉(zhuǎn)化效率也大幅提聞，具有低能耗、低成本、生廣效率聞及污染小等優(yōu)點(diǎn)。這里本實(shí)用新型的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本實(shí)用新型的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本實(shí)用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下，本實(shí)用新型可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本實(shí)用新型范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
權(quán)利要求1.一種高純多晶硅制備裝置，用于通過(guò)硅烷氣體分解并在多晶硅顆粒料的表面沉積高純多晶硅，其特征在于，包括:反應(yīng)單元，所述反應(yīng)單元包括反應(yīng)容器，用于盛裝所述多晶硅顆粒料；進(jìn)料單元，所述進(jìn)料單元設(shè)于所述反應(yīng)容器的頂部和底部，用于供應(yīng)所述硅烷氣體及所述多晶硅顆粒料給所述反應(yīng)容器；加熱單元，所述加熱單元設(shè)于所述反應(yīng)容器的側(cè)壁，所述加熱單元包括微波發(fā)生器；出料單元，所述出料單元設(shè)于所述反應(yīng)容器的底部和頂部，用于反應(yīng)完的所述多晶硅顆粒料及所述硅烷氣體排出所述反應(yīng)容器；測(cè)控單元，所述測(cè)控單元設(shè)于所述反應(yīng)容器的側(cè)壁和頂部，用于測(cè)量和控制所述多晶硅顆粒料料層的溫度和高度；其中，所述微波發(fā)生器產(chǎn)生微波進(jìn)入所述反應(yīng)容器內(nèi)，對(duì)所述多晶硅顆粒料進(jìn)行加熱，所述硅烷氣體通過(guò)或接觸所述多晶硅顆粒料并將分解生成的高純多晶硅沉積于所述多晶娃顆粒料的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純多晶硅制備裝置，其特征在于，所述反應(yīng)容器外套有冷卻夾套，所述冷卻夾套的側(cè)壁設(shè)有循環(huán)冷卻介質(zhì)的進(jìn)出管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純多晶硅制備裝置，其特征在于，所述進(jìn)料單元包括:固體進(jìn)料單元，所述固體進(jìn)料單元包括:進(jìn)料管，所述進(jìn)料管設(shè)于所述反應(yīng)容器的頂部；進(jìn)料閥，所述進(jìn)料閥與所述進(jìn)料管相連；進(jìn)料倉(cāng)，所述進(jìn)料倉(cāng)與所述進(jìn)料閥通過(guò)法蘭相連；氣體進(jìn)料單元，所述氣體進(jìn)料單元包括進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管設(shè)于所述反應(yīng)容器的底部，并深入至所述多晶硅顆粒料中；其中，所述多晶硅顆粒料通過(guò)所述固體進(jìn)料單元進(jìn)入所述反應(yīng)容器內(nèi)，所述進(jìn)氣管將所述硅烷氣體吹入，使得被加熱的所述多晶硅顆粒料呈沸騰狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純多晶硅制備裝置，其特征在于，所述微波發(fā)生器包括:電子管，所述電子管為磁控管；矩形波導(dǎo)，所述矩形波導(dǎo)與所述電子管相連，并設(shè)于所述反應(yīng)容器的側(cè)壁和頂部，用于連接所述電子管與所述反應(yīng)容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純多晶硅制備裝置，其特征在于，所述出料單元包括:固體出料單元，所述固體出料單元包括:下料管，所述下料管設(shè)于所述反應(yīng)容器的底部；出料閥，所述出料閥與所述下料管相連；出料倉(cāng)，所述出料倉(cāng)與所述出料閥通過(guò)法蘭相連:氣體出料單元，所述氣 體出料單元包括出氣管，所述出氣管設(shè)于所述反應(yīng)容器的頂部；其中，所述硅烷氣體分解生成的硅沉積在所述多晶硅顆粒料上，所述多晶硅顆粒料通過(guò)所述下料管及出料閥掉落至所述出料倉(cāng)內(nèi)；反應(yīng)生成的氫氣及未反應(yīng)完全的所述硅烷氣體通過(guò)所述出氣管排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高純多晶硅制備裝置，其特征在于，所述下料管的外壁設(shè)有水冷套，用于冷卻由所述反應(yīng)容器的底部下落的所述多晶硅顆粒料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純多晶硅制備裝置，其特征在于，所述測(cè)控單元包括:測(cè)溫儀，所述測(cè)溫儀為紅外測(cè)溫儀，設(shè)于所述反應(yīng)容器的側(cè)壁；料位儀，所述料位儀為雷達(dá)料位儀，設(shè)于所述反應(yīng)容器的頂部；壓力表，所述壓力表設(shè)于所述反應(yīng)容器、所述進(jìn)料倉(cāng)及所述出料倉(cāng)上，用于測(cè)量其內(nèi)部壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種高純多晶硅制備裝置，其特征在于，所述反應(yīng)容器、所述進(jìn)料倉(cāng)及所述出料倉(cāng)均為采用不銹鋼腔體密封的壓力容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高純多晶硅制備裝置，其特征在于，所述進(jìn)料倉(cāng)耐壓不低于反應(yīng)容器耐壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高純多晶硅制備裝置，其特征在于，所述進(jìn)料倉(cāng)及所述出料倉(cāng)內(nèi)均置換有氬氣或·氮?dú)獾缺Ｗo(hù)性氣體。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高純多晶硅制備裝置，包括反應(yīng)單元、進(jìn)料單元、加熱單元、出料單元及測(cè)控單元。該進(jìn)料單元設(shè)于該反應(yīng)單元的頂部和底部，該加熱單元設(shè)于該反應(yīng)單元的側(cè)壁，該出料單元設(shè)于該反應(yīng)單元的底部和頂部，該測(cè)控單元設(shè)于該反應(yīng)容器的側(cè)壁和頂部。多晶硅顆粒料和硅烷氣體由該進(jìn)料單元進(jìn)入該反應(yīng)單元中，該加熱單元產(chǎn)生微波并利用微波的穿透性加熱與選擇性加熱的特點(diǎn)，對(duì)多晶硅顆粒進(jìn)行快速、均勻的加熱，使得硅烷氣體分解產(chǎn)生的高純多晶硅有效定向沉積，品質(zhì)好；同時(shí)本實(shí)用新型利用微波加熱使得硅烷氣體在通過(guò)或接觸多晶硅顆粒料時(shí)分解溫度降低，反應(yīng)轉(zhuǎn)化效率也大幅提高，具有低能耗、低成本、生產(chǎn)效率高及污染小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B33/037GK203159237SQ20132004577
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者袁磊, 張曉東, 楊曉明 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙隆泰微波熱工有限公司