三氯氢硅氢还原制备多晶硅.ppt

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1、三氯氢硅氢还原制备多晶硅培训讲义主讲：邱松内蒙古神舟硅业目录第一节半导体硅材料的基本概念第二节高纯多晶硅生产的工艺简介第三节三氯氢硅氢还原制取多晶硅工艺第四节还原炉（载体）硅芯的制备第五节还原炉启动(击穿)方式第六节还原炉冷却水系统及热能综合利用第七节还原工序正常操作过程第八节还原操作过程中常见事故第九节现场生产中可能出现的危险，以及保证安全生产所具备的安全设施。第十节警报/联动/紧急停车第一节半导体硅材料的基本概念一、半导体材料简介半导体:电阻率介于109和10－4欧姆.厘米之间的物质.重要特点：1.半导体材料的导电能力随着温度的变化会有很大的变化;2.在纯净的半导

2、体材料中加入一些异族元素（掺杂）可以获得各种电阻率及其他性质不同的半导体材料。3.在光和热的作用下，能使电子激发，从而使导电性显著增加的热敏性、光敏性等特点。半导体材料大致可分为以下几类：1)元素半导体：如硅、锗、硒、镓等单质元素；2)化合物半导体：如二元化合物砷化镓、砷化铟、三元化合物CuAIS2、AgInSe等；3)固溶体半导体：如CaAs-GaP；4)玻璃半导体：由无机氧化物和过渡金属离子组成的氧化物半导体以及非氧化物玻璃半导体。二、多晶硅等级按照硅含量的纯度分为两个:太阳能级硅（SG）:硅含量为99.9999%（6个9）的(主要用于太阳能电池芯片的生产制造)。

3、电子级硅（EG）:纯度在99.999999999%（11个9）的多晶硅(主要用于半导体芯片制造)。三、与硅材料生产相关的一些基本概念1．半导体纯度的表示方法1）几个九：通常半导体材料的纯度用几个九来表示.2）PPm、PPb、PPt：一般以这种方式来表示半导体材料中某种杂质的含量.2.工业硅、多晶硅、单晶硅1）工业硅一般指含硅量为95－99％纯度的结晶硅，由于含有较多的金属杂质，因此也叫硅铁或金属硅。2）多晶硅一般习惯地将还原沉积出的高纯硅叫多晶硅。3）单晶硅从液体凝结成固体的过程叫结晶，在结晶过程中，我们设法控制使每个微小的晶粒都沿着相同的单一方向生长，生长出的晶体，

4、结晶方向是一致的，整个晶体的原子排列是有规则的周期性的，这样的晶体叫着单晶硅。3.半导体硅材料的用途：1）用作电力整流器和可控硅整流器;2）用作硅二极管；3）生产晶体管及集成电路;4）生产太阳能电池。5）光伏发电等。4.硅的物理、化学性质硅的物理性质:硅在自然界中主要以硅酸盐和石英砂的形式存在，纯净的硅是一种银灰色的固体，带有金属光泽、性质硬而脆。硅的化学性质:1）硅的化学性质与其存在状态有关，无定形硅化学性最高，多晶硅次之，单晶硅更低。2）硅的化学性质与温度有关。3）硅不溶于盐酸、硫酸、硝酸和王水。5)硅能与Cu2+、Pb2、Ag+、Hg2+等金属离子发生置换反应，

5、因此硅能从这些金属离子的盐溶液中置换出金属。6）硅能溶解在熔融的铝、金、银、锡、铅等金属中，形成合金。三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅主要性能参数三氯氢硅气体密度：6.5g/l（标准状态）沸点：31.5℃物料性质：常温下纯净的三氯化硅是无色、透明、挥发性、可燃液体，有较四氯化硅更强的刺鼻气味。其化学性质如下：1）易水解、潮解、在空气中强烈发烟，生成HCl和H2，HCl遇水立即转化为盐酸，盐酸具有很强的腐蚀性；H2易燃易爆。2）更易挥发、更易气化、更沸点低；3）易着火、易爆炸、着火点28℃、着火温度220℃，燃烧时产生氯化氢和氢气；四氯化硅气体密度：7.59g/l（标准

6、状态）沸点：57.6℃物料性质：常温下纯净的四氯化硅是无色、透明油状液体、比重较大、有刺鼻气味。其化学性质如下：1）易水解、潮解、在空气中强烈发烟，生成HCl，遇水立即转化为盐酸，盐酸具有很强的腐蚀性；2）易挥发、易气化、沸点低；3）易与氨作用生成浓雾。四氯化硅气体密度：7.59g/l（标准状态）沸点：57.6℃物料性质：常温下纯净的四氯化硅是无色、透明油状液体、比重较大、有刺鼻气味。其化学性质如下：1）易水解、潮解、在空气中强烈发烟，生成HCl，遇水立即转化为盐酸，盐酸具有很强的腐蚀性；2）易挥发、易气化、沸点低；3）易与氨作用生成浓雾。第二节高纯多晶硅生产的工艺简

7、介目前世界上的多晶硅生产工厂主要采用两种方法制备多晶硅。一种是硅烷法：另一种是改良西门子法。一、硅烷法:其原理是在加热的硅芯上（低于用900℃）用硅烷（SiH2）热分解生产多晶硅。硅烷法制取多晶硅的热分解反应如下：SiH2（气）＝Si（固）＋2H2气）二、改良西门子法多晶硅生产的西门子工艺，其原理就是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。改良西门子法相对于传统西门子法的优点主要于：1.节能：由于改良西门子法采用多对棒、大直径还原炉，可有效降低还原炉消耗的电能；2.降低物耗：改良西门子法对还原尾气进行了有效的回收