[实用新型]一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及晶体硅制备技术领域，特别涉及一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备。

背景技术

在晶体的生长与衬底的制备、氧化工艺、外延工艺中以及化学气相淀积（CVD）技术中，均要用到氢气。半导体工业对气体纯度要求极高。纯氢和高纯氢是电子工业用氢的普遍标准晶硅的制备需要用到氢，当硅用氯化氢生成三氯氢硅SiHCl₃后，经过分馏工艺分离出来，在高温下用氢还原，达到半导体需求的纯度，反应过程为：SiHCl₃ + H₂ →Si + 3HCl。在外延工艺中，用于硅气相外延四氯化硅或三氯氢硅在加热的硅衬底表面与氢发生反应，还原出硅沉积到硅衬底上，生成外延层的过程为：SiCl₄ + 2H₂ → Si + 4HCl及SiHCl₃ + H₂ → Si + 3HCl。上述过程对氢气纯度要求很高，通常要求至少达到99.9999%。氢气中含有的微量一氧化碳和二氧化碳杂质会使衬底氧化；如果含有甲烷，则会生成碳化硅进人外延层，引起缺陷。

在现有技术中，晶体硅制备的高纯氢来源主要有三种：其一、直接采购罐装高纯氢气。其二、用电解水的方法制取氢气，再纯化，但是，电解水制氢需要消耗大量的电能,制氢和纯化速率慢，且智能化差、无法模块化。其三、甲醇水重整制氢，参照中国发明申请201310340475.0（申请人：上海合既得动氢机器有限公司），该专利公开了一甲醇水制氢系统，甲醇与水蒸气重整器的重整室内，在350-409℃温度下1-5M Pa的压力条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢气和二氧化碳，这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。反应方程如下：(1)CH₃OH→CO+2H₂；(2)H₂O+CO→CO₂+H₂；(3)CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂，重整反应生成的H₂和CO₂，再经过分离室的钯膜分离器将H₂和CO₂分离，得到高纯氢气。但是在现有晶体硅制备过程中，甲醇水重整制氢技术均采用单一的重整器，智能化差、无法模块化、体积大、启动慢，甲醇原料浪费严重，安全性低，整个过程需要贮氢罐，晶体硅制备的稳定性难以保障。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足，提供一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，该高纯氢生产设备模块化高，单一模块体积小、启动快速，无需要贮氢罐、能即时制氢及快速分离出氢气，稳定性好，智能化高，制氢温度、气体流量及气压等方面参数控制灵敏，安全性高、可靠性强。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，包括控制装置、甲醇水储存输送装置及至少三组甲醇水重整制氢模组，所述控制装置与甲醇水储存输送装置及每一组甲醇水重整制氢模组均电性连接，以控制甲醇水储存输送装置及各组甲醇水重整制氢模组的工作状态；所述各组甲醇水重整制氢模组制得的氢气通过输送管道直接传送给晶体硅制备系统，该晶体硅制备系统在晶体硅制备的过程中，将即时高纯氢需求量反馈给控制装置，该控制装置根据晶体硅制备系统的高纯氢需求量信息控制适当数量的甲醇水重整制氢模组运转，并控制甲醇水储存输送装置向运转的甲醇水重整制氢模组输送甲醇和水原料。

所述甲醇水储存输送装置包括甲醇水储存容器及输送泵，所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇和水原料，所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇和水原料输送至甲醇水重整制氢模组；所述输送泵的数量与甲醇水重整制氢模组的数量相匹配，所述甲醇水储存容器的数量等于或少于输送泵的数量。