带有热管的新型CVD反应器的设计和研究

发布时间：2018-10-31 08:54

【摘要】：在多晶硅产业中,硅烷法作为生产电子级高纯多晶硅的新型方法有着改进西门子法所不具备的优点:硅烷的分解温度较低、能耗少、硅烷作为原料气容易提纯、产出的多晶硅纯度高、原料气中硅的质量分数高(w=87.5%)、硅烷消耗少等,是一种非常有发展前景的新工艺。但是硅烷法在生产高纯度多晶硅面临的一个主要问题是多晶硅还原炉内局部温度过高(T400℃),容易产生粉末硅污染硅棒,影响硅棒质量品质,不能够达到电子级高纯多晶硅的要求。本文主要研究开发一种新型的多晶硅还原炉,以弥补传统反应器的不足之处。新型多晶硅还原炉是在传统多晶硅还原炉的基础上进行设计和开发的,对传统多晶硅还原炉主要做了以下三点改进:(1)在硅棒周围增设了外壁面高度抛光的热管;(2)炉膛内部中央出气口处增设了导流筒;(3)增加了内插进气口。本文的研究重点是研究新型还原炉内的流场及温度场规律。对新型还原炉的模拟研究发现:导流筒对还原炉顶部气体起到了收集和导出的作用;热管结构的加入也对炉内气体的流动起到限制与引导的作用;内插进气口与热管结构的共同作用使炉内的流场与温度场都出现了分区现象。炉内流场与温度场分布较为均匀,炉内没有形成气体大漩涡和温度过高的区域。对能耗的分析发现,热管壁温从423K升高至623K时硅棒的总能耗和辐射能耗分别降低了2.84%和3.87%;当热管壁面发射率从0.2降低至0.02时,硅棒的总能耗和辐射能耗分别降低了21.75%和24.42%。这说明改变热管壁面发射率要比改变表面温度对能耗的影响要大。
[Abstract]:In the polycrystalline silicon industry, the silane process as a new method for producing electronic grade high purity polysilicon has the advantages not available in the improved Siemens method: the decomposition temperature of silane is lower, the energy consumption is less, and silane is easy to be purified as raw gas. The polysilicon produced is a new process with high purity, high mass fraction of silicon in raw gas (87.5%) and low consumption of silane. However, one of the main problems in the production of high purity polysilicon by silane process is that the local temperature in the polysilicon reduction furnace is too high (T400 鈩，

本文编号：2301579