一种还原炉的制作方法

本实用新型涉及半导体设备技术领域，更具体地说，涉及一种还原炉。

背景技术：

目前利用还原炉生长硅棒的过程中，因还原炉内炉筒封头部位热量集聚，形成冷却死区，导致硅棒上下部位温度差异很大，致使横梁部位的温度偏高，形成较严重的珊瑚料，影响多晶硅产品的致密料占比，且因横梁处温度过高，如控制不当，会造成横梁部位熔断，导致硅棒破裂，缺相运行，进而影响还原炉运行的稳定性、产品质量及产品电耗，需要说明的是，这里的横梁部位指的是硅棒顶部至顶部往下300mm至400mm的硅棒范围。

当前的多晶硅市场中，单晶致密料与多晶料的价差约1.5万/吨，多晶硅生产厂家为提高致密料比例，只能使用长度较短的硅芯，牺牲单炉产量及还原电耗，以改善还原炉内上下部温场差异较大的生产状况，这就限制了多晶硅产能的释放。具体而言，当前多晶硅行业内采用的还原炉多为冷却水或导热油冷却的整体单段冷却方式，且利用夹套进行冷却，即冷却介质由底部炉筒夹套上水，由顶部夹套的出水口出水，还原炉的直筒高度为2.8m至3.2m，这就导致还原炉上部冷却水温度比下部冷却水的温度高约20℃，影响还原炉上部的换热，进而导致还原炉上部及封头部位温场的温度偏高，形成冷却死区，形成较严重的珊瑚料，影响多晶硅产品的致密料占比，进而引发硅棒破裂，导致还原电气控制系统报警。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种还原炉，能够避免珊瑚料的产生，增加多晶硅产品的致密料占比，提高产品质量，降低耗电量。

本实用新型提供的一种还原炉，包括还原炉本体，所述还原炉本体的外周部从底部至顶部环绕有至少两个夹套，每个所述夹套都具有各自的进水口和出水口，用于对所述还原炉本体的不同区域进行分段冷却，且每一个位于下部的夹套的出水口都在位于其上部的夹套的进水口的下部。

优选的，在上述还原炉中，所述夹套的数量为两个。

优选的，在上述还原炉中，每个所述夹套的进水口都连接至同一个进水总管道。

优选的，在上述还原炉中，每个所述夹套的出水口都连接至同一个出水总管道。

优选的，在上述还原炉中，位于上部的夹套的进水口位于所述还原炉本体底部以上2.7米至2.8米的位置。

优选的，在上述还原炉中，位于下部的夹套的出水口位于所述还原炉本体底部以上2.5米至2.6米的位置。

优选的，在上述还原炉中，所有的所述进水口的位置均连接有流量控制阀。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的上述还原炉，由于其还原炉本体的外周部从底部至顶部环绕有至少两个夹套，每个夹套都具有各自的进水口和出水口，用于对该还原炉本体的不同区域进行分段冷却，且每一个位于下部的夹套的出水口都在位于其上部的夹套的进水口的下部，因此能够为还原炉本体上部及封头部位进行更有效的冷却降温，改善还原炉内的热场分布，从而能够避免珊瑚料的产生，增加多晶硅产品的致密料占比，提高产品质量，降低耗电量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种还原炉的示意图；

图2为本申请提供的还原炉的一个优选实施例的示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种还原炉，能够避免珊瑚料的产生，增加多晶硅产品的致密料占比，提高产品质量，降低耗电量。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请提供的一种还原炉的实施例如图1所示，图1为本申请提供的一种还原炉的示意图，该还原炉包括还原炉本体1，该还原炉本体1的外周部从底部至顶部环绕有至少两个夹套，也就是说相对于现有技术中只有一个夹套的方案来说，本实施例可以采用两个、三个或者更多的夹套，图1中是以两个夹套21和22为例进行展示的，每个夹套和都具有各自的进水口和出水口，正如图1所示的夹套21具有进水口211和出水口212，夹套22具有进水口221和出水口222，这两个夹套21和22用于对还原炉本体1的不同区域进行分段冷却，也就是说，夹套21用来对还原炉本体1的下部区域进行冷却，而夹套22用来对还原炉本体1的上部区域进行冷却，且这里限定了每一个位于下部的夹套21的出水口212都在位于其上部的夹套22的进水口221的下部，这样分段冷却之后，每个夹套内的水就不会像现有技术中那样经过一个很长的路程，而是只需要经过一个更短的路程，在这么短的路程内，水温本身就不会升高很多，因此对温场的改善效果就更好，从而在还原炉本体上部及封头部位的冷却效果会更好，从而抑制珊瑚料的产生，这里的珊瑚料指的是存在孔洞或裂纹等形态的比较疏松的料，形态不够好的料。

从上述技术方案可以看出，本申请所提供的上述还原炉的实施例中，由于其还原炉本体的外周部从底部至顶部环绕有至少两个夹套，每个夹套都具有各自的进水口和出水口，用于对该还原炉本体的不同区域进行分段冷却，且每一个位于下部的夹套的出水口都在位于其上部的夹套的进水口的下部，因此能够给还原炉本体上部及封头部位进行冷却降温，改善还原炉内的热场分布，从而能够避免珊瑚料的产生，增加多晶硅产品的致密料占比，提高产品质量，降低耗电量。

在上述还原炉的一个具体实施例中，夹套的数量可以优选为两个，需要说明的是，只要设置上下方向上的两个夹套就足以保证每个夹套内的水的温度不会升高太多，足以保证避免珊瑚料的产生，而且进水口和出水口数量较少的话，水路设置更为简单，成本也较低，当然这是个优选方案，还可以根据实际需要选用其他数量的夹套，此处并不限制。

上述还原炉的一个优选实施例如图2所示，图2为本申请提供的还原炉的一个优选实施例的示意图，每个夹套的进水口都连接至同一个进水总管道，也就是图2中的夹套21的进水口211和夹套22的进水口221连接至进水总管道3，这样的优点在于节省管道成本，而且保证进入每个夹套中的水的同步性，这样对于温场的控制效果也更好。

进一步的，继续参考图2，每个夹套的出水口都连接至同一个出水总管道，如图2中的夹套21的出水口212和夹套22的出水口222都连接至同一个出水总管道4，在这种情况下，由炉筒冷却水进水总管道分别抽头两路冷却水，分别由还原炉底部及中部上水，环绕冷却炉筒后，分别由中部及顶部回水至一根管线并至炉筒冷却水出水总管道，这样能够进一步节省管道成本，而且控制起来也更容易，保证夹套出水的同步性。

在上述还原炉的另一个具体实施例中，位于上部的夹套22的进水口可以位于还原炉本体底部以上2.7米至2.8米的位置，更进一步的，位于下部的夹套的出水口可以位于还原炉本体底部以上2.5米至2.6米的位置，在这种情况下，由还原炉底部以上2.5m至2.6m处的第一段冷却和中部2.7m至2.8m至封头处的第二段冷却两部分组成，还原炉第二段冷却进水口温度可以在150℃左右，该段冷却换热面积较小，可调整冷却水流量，至出水口温度可相对于现有技术中的出水口温度降低5-15℃，从而在还原炉本体上部的冷却效果就更好，这样就改善了还原炉本体上部及封头的温场，抑制珊瑚料的产生。

在另一个优选实施例中，可以继续参考图2，所有的进水口211和221的位置均连接有流量控制阀5，这样能够通过流量控制来控制进水口的冷却水的温度，这样的冷却效果更容易控制，得到的产品质量更高，而且，出水口的位置也可以根据实际需要设置流量控制阀，当然这仅仅是优选方案，在其他一些情况下也可以不设置，此处并不构成限定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。