多晶硅制备还原工艺的分析与优化

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1、多晶硅制备还原工艺的分析与优化14多晶硅制备还原工艺的分析与优化摘要目前国内多晶企业所采用的生产方法主要是西门子法或改良西门子法，产物为高纯多晶硅，为降低原材料的消耗，提高经济效益，在不影响多晶硅纯度的情况下最大限度提高原材料的转化率。本文重点介绍了三氯氢硅还原的工艺原理、工艺流程，并对还原反应器提出了相关的优化建议。关键词：改良西门子法；还原；三氯氢硅；优化14PolysiliconpreparationreductionprocessanalysisandoptimizationAbstractCurrentlyusedby

2、manydomesticproductionofcrystalenterprisemethodismainlytoSiemensmethodorimprovedSiemensmethod,productpuritypolysilicon,toreducetheconsumptionofrawmaterials,improvingeconomicefficiency,arenotaffectedundertheconditionofpolysiliconpuritymaximizingconversionofrawmaterial

3、s.Thispaperintroducestheprocessofhydrogensiliconereductiontrichloramineprinciple,processflow,andputsforwardtherelevanttorestorethereactortechnicaladvice.Keyword:ModifiedSiemensProcess；deoxidation；trichlorosilane；optimize14目录摘要IAbstractII第一章三氯氢硅还原工艺及其相关物质的介绍11.1多晶硅还原工

4、艺的简介11.2三氯氢硅和氢气11.3多晶硅的基本结构及性质3第二章三氯氢硅氢还原反应基本原理42.1三氯氢硅氢还原反应原理42.2SiHCl3氢还原反应的影响因素42.2.1反应温度42.2.2反应气体流量62.2.3发热体表面积6第三章三氯氢硅氢还原中的主要设备83.1蒸发器83.2还原炉93.3AEG电柜10第四章三氯氢硅还原工艺的优化114.1反应器的优化设计114.1.1钟罩式反应器114.2热能的综合利用12结论14参考文献15致谢1614多晶硅制备还原工艺的分析与优化第1章三氯氢硅还原工艺及其相关物质的介绍1.1多

5、晶硅还原工艺的简介多晶硅是重要的工业生产要素，是最主要的半导体原料。多晶硅的生产目前国际上普遍采用改良西门子法，多晶硅还原是改良西门子法的一个重要生产环节，将对多晶硅生产的质量和成本产生重要影响。正如研究表明，在多晶硅还原炉中约1100℃硅棒表面发生的主导反应为：SiHCl3+(H2)=1/2Si+1/2SiCl4+HCl+(H2)-Q由反应式可见，三氯氢硅和氢气为多晶硅还原的原料，生成多晶硅的同时，会同时生成SiCl4和HCl。多晶硅的产出方式为原有硅棒表面上的沉积，随着反应的进行，在硅棒表面沉积越多，硅棒的直径越大。同时，三

6、氯氢硅和氢气的消耗量也随直径的增大而增大。所以，多晶硅沉积过程中，三氯氢硅气体和氢气进料量是随着硅棒的直径增大而增大的。三氯氢硅和氢气进料量直接影响多晶硅在硅棒上沉积的速率。另一方面，还要控制进料混合汽中氢气与三氯氢硅的摩尔比，如果nH2/nSiHCl3控制较高，混合气中三氯氢硅含量低，沉积速率会降低，产品硅棒结构比较致密，影响产品产量；但如果nH2/nSiHCl3控制较低，混合气中三氯氢硅含量高，沉积速率会增大，产品硅棒结构比较松软，影响产品质量；因此，如何控制三氯氢硅气体和氢气进气量，以及两种气体的摩尔比成为影响多晶硅还原的

7、重要环节。为了满足工业生产的需要，多晶硅还原生产过程中通常控制氢气与三氯氢硅的摩尔比为3.5～4.5：1最为多晶硅还原的重要原料的三氯氢硅常温常压下是以液态存在，经过精馏提纯的三氯氢硅也是以液态进入多晶硅还原工段。1.2三氯氢硅和氢气14多晶硅制备还原工艺的分析与优化表1-1三氯氢硅性质分子量135.43熔点(101.325kPa)-134℃沸点(101.325kPa31.8℃液体密度(0℃)1350kg/m3相对密度(气体，空气=1)4.7蒸气压(-16.4℃)；13.3kPa；(14.5℃)；53.3kPa燃点-27.8℃自

8、燃点104.4℃闪点14℃爆炸极限6.9～70%毒性级别3易燃性级别4易爆性级别2三氯氢硅在常温常压下为具有刺激性恶臭易流动易挥发的无色透明液体。在空气中极易燃烧，在-18℃以下也有着火的危险，遇明火则强烈燃烧，燃烧时发出红色火焰和白色烟，生成SiO2、HCl和