[實用新型]多晶硅還原系統

有效

• 申請號: 201120421115.X
• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN202284150U
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 齊林喜;劉占卿
• 申請（專利權）人: 內蒙古盾安光伏科技有限公司
• 主分類號: C01B33/03
• 分類號: C01B33/03
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 張群峰;范曉斌

技術領域

本實用新型總體涉及多晶硅還原系統。

背景技術

多晶硅是重要的半導體原料，目前其生產的主流工藝為改良西門子法。多晶硅還原是改良西門子法的一個重要生產環節，其原料為三氯氫硅和氫氣。多晶硅的產出方式為在原有硅棒表面上沉積，隨著反應的進行，在硅棒表面沉積越多，硅棒的直徑越大，三氯氫硅和氫氣的消耗量也隨直徑的增大而增大。因此，在整個多晶硅沉積過程中，三氯氫硅氣體和氫氣進氣量的變化是非常大的。由于三氯氫硅和氫氣進氣量直接影響多晶硅在硅棒上沉積的速率，故需要對二者的進氣量進行靈活控制。同時，進料混合氣中三氯氫硅與氫氣的摩爾比也會影響沉積速率，因此，如何控制三氯氫硅氣體和氫氣進氣量，以及兩種氣體的摩爾比成為影響多晶硅還原的重要環節。此外，由于多晶硅還原的重要原料三氯氫硅常溫常壓下是以液態存在，經過精餾提純的三氯氫硅也是以液態進入多晶硅還原工序，所以，選擇一種合適的三氯氫硅液體汽化方式成為多晶硅還原的關鍵之一。

目前多晶硅還原系統進料方式主要有三種方式，分別是鼓泡式汽化、列管式汽化以及Liebig管式汽化。

鼓泡式汽化方式是利用氫氣在三氯氫硅液相中鼓泡，同時外部熱源供熱，使三氯氫硅汽化，通過氫氣的鼓泡加速三氯氫硅的蒸發，得到氫氣和三氯氫硅的混合氣。鼓泡式汽化方式的工藝流程見圖1。該方式的優點是：由于加入氫氣，使得三氯氫硅變成氣相所需的熱量大為減少，若用蒸汽加熱，則對蒸汽的壓力品質要求不高，一般0.2Mpa即可；同時在輸送過程中，混合中的三氯化硅不會液化，保證了后續生產工藝的穩定。缺點：鼓泡式汽化器內含有兩種物質組分，為確定其配比，需要分別控制溫度和壓力兩個參數。又因其后續生產工藝對混合氣體配比要求較高，在不同的生長時段配比需不斷變化，用此方式汽化不利于配比的頻繁調節；由于一臺鼓泡式汽化器同時為多臺還原爐供料，若其中一臺或多臺還原爐需要變動其配比，會影響到其它還原爐，不利于整個系統的生產穩定；并且，每臺還原爐的進氣只能測混合氣流量，溫度和壓力稍有波動，組分組成就會發生變化。

列管式汽化是將液相三氯氫硅在外部熱源加熱下直接汽化。控制汽化后飽和氣體的壓力，以一定的流量與氫氣充分混合，形成混合氣，參見圖2。該方式的優點在于生產過程中其組分配比調節十分容易。缺點：需要大量熱量使液體三氯氫硅變成氣態，若用蒸汽加熱，則對蒸汽的壓力品質要求較高，一般需0.6Mpa方可；且再輸送過程中很容易液化。

Liebig管式汽化是將三氯氫硅液體與氫氣通過流量調節控制后，進入一種混合器，然后進入Liebig管，利用熱源提供熱量使三氯氫硅液體汽化，參見圖3。該方式的優點在于在生產過程中其組分配比調節十分容易。但不能保證液態三氯氫硅完全被汽化。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種能夠靈活控制進料配比并且使進料中的三氯氫硅能夠完全汽化的多晶硅還原系統。

根據本實用新型的多晶硅還原系統包括：

鼓泡式汽化器；

氫氣加熱器；

分別與鼓泡式汽化器和氫氣加熱器相連的多個靜態混合器；以及

分別與相應的靜態混合器相連的多個多晶硅還原爐。

本實用新型的多晶硅還原系統還可以包括與所述多個多晶硅還原爐均相連的尾氣回收系統。

在本實用新型的多晶硅還原系統中，靜態混合器可以分別通過相應的流量調節閥與鼓泡式汽化器和氫氣加熱器相連。

本實用新型利用氫氣在三氯氫硅液體中鼓泡，同時外部熱源加熱，使得三氯氫硅汽化，通過氫氣鼓泡加速三氯氫硅的蒸發，最終得到三氯氫硅和氫氣的混合氣。通過控制鼓泡式汽化器的壓力和溫度，將鼓泡式汽化器混合氣出氣控制在一個較低的配比(氫氣與三氯氫硅的摩爾比)；再由側路氫氣通過氫氣加熱器加熱后與鼓泡式汽化器混合氣出氣在靜態混合器中充分混合至較高預定配比后直接進入相應的還原爐。

附圖說明

圖1是現有的采用鼓泡式汽化方式的多晶硅生產還原進料的流程圖。

圖2是現有的采用列管式汽化方式的多晶硅生產還原進料的流程圖。

圖3是現有的采用Liebig管式汽化方式的多晶硅生產還原進料的流程圖。

圖4是根據本實用新型的多晶硅還原系統的流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖詳細描述本實用新型。本領域技術人員應當理解，下面詳細描述的實施例僅用于解釋和說明本實用新型，并非用于對其進行任何限制。