[实用新型]一种硅烷法生产区熔多晶硅棒的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅棒作为供料棒在单晶硅区域熔炼法中的应用，尤其涉及一种硅烷法生产区熔多晶硅棒的装置。

背景技术

区熔多晶硅棒是多晶硅产品中质量最高的产品，是新能源、高科技领域的必需品，其不仅可以应用于太阳能光伏电池而且可以大量用于集成电路等高精密半导体器件等产品中，具有不可替代的作用。而且市场需求则更大，全球范围内年需求量约为10000吨，中国约占五分之一，年需求量为1500吨左右，且每年呈30%的速度增长。

关于区熔多晶硅棒的生产方法，目前国际上主要是美国REC和德国Wacker两家公司的技术。

美国REC公司采用的是三氯氢硅转硅烷，然后用硅烷在CVD炉中沉积生产区熔多晶硅棒。该生产工艺没有设置混合气体预热装置，而且硅烷和氢气在CVD炉中反应后的尾气没有液氮分离系统，所以生产的多晶硅棒纯度不高，而且硅棒内应力大，容易产生硅裂。

德国Wacker公司采用的是三氯氢硅法直接生产区熔多晶硅棒。这个技术虽然生产的区熔多晶硅棒纯度很高，而且也没有硅裂现象，但是因为在三氯氢硅净化环节复杂，提纯困难，能耗非常高。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种硅烷法生产区熔多晶硅棒的装置。

硅烷法生产区熔多晶硅棒的装置包括进料系统、还原系统、尾气系统以及尾气冷却系统，进料系统包括预热器、混合器、氢气流量计、硅烷流量计，还原系统包括还原炉，尾气系统包括尾气冷却器、尾气过滤器、分析系统、粗过滤器、精过滤器、压缩机、压缩机出口过滤器，尾气冷却系统包括热交换器、液氮系统冷却器、气液分离器、吸附塔、硅烷加热器、还原炉进口过滤器，氢气流量计、硅烷流量计与混合器相连，混合器、预热器、还原炉、尾气冷却器、尾气过滤器顺次相连，尾气过滤器分别与分析系统、粗过滤器相连，粗过滤器、精过滤器、压缩机、压缩机出口过滤器、热交换器的热物料入口顺次相连，热交换器的热物料出口、液氮系统冷却器、气液分离器、吸附塔顺次相连，吸附塔与热交换器的冷物料入口相连，热交换器的冷物料出口与还原炉进口过滤器相连，还原炉进口过滤器与氢气流量计相连，气液分离器底部硅烷出口与硅烷加热器相连。

本实用新型装置最终可生产出纯度达到11N以上的区熔级多晶硅棒，多晶硅棒纯度高，不易产生硅裂,有良好的抗压抗磨性能，本实用新型制备的多晶硅棒可以直接作为区域熔炼法单晶硅供料棒使用，工艺过程能耗比现有技术低，产品完全满足集成电路和半导体行业的使用要求。

附图说明

图1是硅烷法生产区熔多晶硅棒的装置流程图；

图2是实施例1低温红外光谱检测图；

图3是实施例2低温红外光谱检测图；

图4是实施例3低温红外光谱检测图；

图5是实施例4低温红外光谱检测图；

图中：还原炉1、预热器2、混合器3、氢气流量计4、硅烷流量计5、尾气冷却器6、尾气过滤器7、分析系统8、粗过滤器9、精过滤器10、压缩机11、压缩机出口过滤器12、热交换器13、液氮系统冷却器14、气液分离罐15、吸附塔16、硅烷加热器17、还原炉进口过滤器18。

具体实施方式

如图1所示，硅烷法生产区熔多晶硅棒的装置包括进料系统、还原系统、尾气系统以及尾气冷却系统，进料系统包括预热器2、混合器3、氢气流量计4、硅烷流量计5，还原系统包括还原炉1，尾气系统包括尾气冷却器6、尾气过滤器7、分析系统8、粗过滤器9、精过滤器10、压缩机11、压缩机出口过滤器12，尾气冷却系统包括热交换器13、液氮系统冷却器14、气液分离器15、吸附塔16、硅烷加热器17、还原炉进口过滤器18，氢气流量计4、硅烷流量计5与混合器3相连，混合器3、预热器2、还原炉1、尾气冷却器6、尾气过滤器7顺次相连，尾气过滤器7分别与分析系统8、粗过滤器9相连，粗过滤器9、精过滤器10、压缩机11、压缩机出口过滤器12、热交换器13的热物料入口顺次相连，热交换器13的热物料出口、液氮系统冷却器14、气液分离器15、吸附塔16顺次相连，吸附塔16与热交换器13的冷物料入口相连，热交换器13的冷物料出口与还原炉进口过滤器18相连，还原炉进口过滤器18与氢气流量计4相连，气液分离器15底部硅烷出口与硅烷加热器17相连。