三氯氫硅氫還原制備多晶硅.ppt

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1、三氯氫硅氫還原制備多晶硅培訓(xùn)講義主講：邱松內(nèi)蒙古神舟硅業(yè)目錄第一節(jié)半導(dǎo)體硅材料的基本概念第二節(jié)高純多晶硅生產(chǎn)的工藝簡介第三節(jié)三氯氫硅氫還原制取多晶硅工藝第四節(jié)還原爐（載體）硅芯的制備第五節(jié)還原爐啟動(擊穿)方式第六節(jié)還原爐冷卻水系統(tǒng)及熱能綜合利用第七節(jié)還原工序正常操作過程第八節(jié)還原操作過程中常見事故第九節(jié)現(xiàn)場生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的危險，以及保證安全生產(chǎn)所具備的安全設(shè)施。第十節(jié)警報/聯(lián)動/緊急停車第一節(jié)半導(dǎo)體硅材料的基本概念一、半導(dǎo)體材料簡介半導(dǎo)體:電阻率介于109和10－4歐姆.厘米之間的物質(zhì).重要特點：1.半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力隨著溫度的變化會有很大的變化;2.在純凈的半導(dǎo)

2、體材料中加入一些異族元素（摻雜）可以獲得各種電阻率及其他性質(zhì)不同的半導(dǎo)體材料。3.在光和熱的作用下，能使電子激發(fā)，從而使導(dǎo)電性顯著增加的熱敏性、光敏性等特點。半導(dǎo)體材料大致可分為以下幾類：1)元素半導(dǎo)體：如硅、鍺、硒、鎵等單質(zhì)元素；2)化合物半導(dǎo)體：如二元化合物砷化鎵、砷化銦、三元化合物CuAIS2、AgInSe等；3)固溶體半導(dǎo)體：如CaAs-GaP；4)玻璃半導(dǎo)體：由無機氧化物和過渡金屬離子組成的氧化物半導(dǎo)體以及非氧化物玻璃半導(dǎo)體。二、多晶硅等級按照硅含量的純度分為兩個:太陽能級硅（SG）:硅含量為99.9999%（6個9）的(主要用于太陽能電池芯片的生產(chǎn)制造)。

3、電子級硅（EG）:純度在99.999999999%（11個9）的多晶硅(主要用于半導(dǎo)體芯片制造)。三、與硅材料生產(chǎn)相關(guān)的一些基本概念1．半導(dǎo)體純度的表示方法1）幾個九：通常半導(dǎo)體材料的純度用幾個九來表示.2）PPm、PPb、PPt：一般以這種方式來表示半導(dǎo)體材料中某種雜質(zhì)的含量.2.工業(yè)硅、多晶硅、單晶硅1）工業(yè)硅一般指含硅量為95－99％純度的結(jié)晶硅，由于含有較多的金屬雜質(zhì)，因此也叫硅鐵或金屬硅。2）多晶硅一般習(xí)慣地將還原沉積出的高純硅叫多晶硅。3）單晶硅從液體凝結(jié)成固體的過程叫結(jié)晶，在結(jié)晶過程中，我們設(shè)法控制使每個微小的晶粒都沿著相同的單一方向生長，生長出的晶體，

4、結(jié)晶方向是一致的，整個晶體的原子排列是有規(guī)則的周期性的，這樣的晶體叫著單晶硅。3.半導(dǎo)體硅材料的用途：1）用作電力整流器和可控硅整流器;2）用作硅二極管；3）生產(chǎn)晶體管及集成電路;4）生產(chǎn)太陽能電池。5）光伏發(fā)電等。4.硅的物理、化學(xué)性質(zhì)硅的物理性質(zhì):硅在自然界中主要以硅酸鹽和石英砂的形式存在，純凈的硅是一種銀灰色的固體，帶有金屬光澤、性質(zhì)硬而脆。硅的化學(xué)性質(zhì):1）硅的化學(xué)性質(zhì)與其存在狀態(tài)有關(guān)，無定形硅化學(xué)性最高，多晶硅次之，單晶硅更低。2）硅的化學(xué)性質(zhì)與溫度有關(guān)。3）硅不溶于鹽酸、硫酸、硝酸和王水。5)硅能與Cu2+、Pb2、Ag+、Hg2+等金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)，

5、因此硅能從這些金屬離子的鹽溶液中置換出金屬。6）硅能溶解在熔融的鋁、金、銀、錫、鉛等金屬中，形成合金。三氯氫硅、四氯化硅、二氯二氫硅主要性能參數(shù)三氯氫硅氣體密度：6.5g/l（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）沸點：31.5℃物料性質(zhì)：常溫下純凈的三氯化硅是無色、透明、揮發(fā)性、可燃液體，有較四氯化硅更強的刺鼻氣味。其化學(xué)性質(zhì)如下：1）易水解、潮解、在空氣中強烈發(fā)煙，生成HCl和H2，HCl遇水立即轉(zhuǎn)化為鹽酸，鹽酸具有很強的腐蝕性；H2易燃易爆。2）更易揮發(fā)、更易氣化、更沸點低；3）易著火、易爆炸、著火點28℃、著火溫度220℃，燃燒時產(chǎn)生氯化氫和氫氣；四氯化硅氣體密度：7.59g/l（標(biāo)準(zhǔn)

6、狀態(tài)）沸點：57.6℃物料性質(zhì)：常溫下純凈的四氯化硅是無色、透明油狀液體、比重較大、有刺鼻氣味。其化學(xué)性質(zhì)如下：1）易水解、潮解、在空氣中強烈發(fā)煙，生成HCl，遇水立即轉(zhuǎn)化為鹽酸，鹽酸具有很強的腐蝕性；2）易揮發(fā)、易氣化、沸點低；3）易與氨作用生成濃霧。四氯化硅氣體密度：7.59g/l（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）沸點：57.6℃物料性質(zhì)：常溫下純凈的四氯化硅是無色、透明油狀液體、比重較大、有刺鼻氣味。其化學(xué)性質(zhì)如下：1）易水解、潮解、在空氣中強烈發(fā)煙，生成HCl，遇水立即轉(zhuǎn)化為鹽酸，鹽酸具有很強的腐蝕性；2）易揮發(fā)、易氣化、沸點低；3）易與氨作用生成濃霧。第二節(jié)高純多晶硅生產(chǎn)的工藝簡

7、介目前世界上的多晶硅生產(chǎn)工廠主要采用兩種方法制備多晶硅。一種是硅烷法：另一種是改良西門子法。一、硅烷法:其原理是在加熱的硅芯上（低于用900℃）用硅烷（SiH2）熱分解生產(chǎn)多晶硅。硅烷法制取多晶硅的熱分解反應(yīng)如下：SiH2（氣）＝Si（固）＋2H2氣）二、改良西門子法多晶硅生產(chǎn)的西門子工藝，其原理就是在1100℃左右的高純硅芯上用高純氫還原高純?nèi)葰涔?，生成多晶硅沉積在硅芯上。改良西門子法相對于傳統(tǒng)西門子法的優(yōu)點主要于：1.節(jié)能：由于改良西門子法采用多對棒、大直徑還原爐，可有效降低還原爐消耗的電能；2.降低物耗：改良西門子法對還原尾氣進行了有效的回收