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    原料气的配比多少为好呢?
    2019-01-17 信息编号:634844 收藏
经过实践证明,对于氢与四氯化硅的还原反应来说,氢与四氯化硅的摩尔比应控制在
(35~45)∶1范围内最为合适,而对于氢与三氯氢硅的还原反应来说,氢与三氯氢硅的摩尔比
应控制在 (15~25)∶1范围内最为合适。
(3)增大还原炉里的压力。还原炉里的压力是决定还原反应速率的重要因素之一,压力越
高,反应速率越快,反应生成的多晶硅就越多,厚度沉积速率也就越高。因此,要想提高多晶
硅的沉积速率,就应尽量增大还原炉里的压力。但要知道,压力的增大会对还原炉本身提出挑
战,首先就要增加炉壁的厚度。目前的还原炉壁已经很厚了,一个12对棒还原炉的钟罩重
6.5t,已给起吊设备带来一定困难,如果再增加厚度,困难会更大,而且还会给建筑带来更为
严格的要求。再有,还原炉里的压力增高,气体的密度就会加大,热导率也必然会加大,因此
不利于节能,所以还原炉里的压力要综合考虑,不可无限增大。一般认为,还原炉里的压力在
0.1~0.5MPa为合适。
(4)加大还原炉里原料气的流量。反应气体的流量也是决定还原反应的重要因素之一。
在还原炉里除了原料气之外,还有反应后生成的氯化氢等气体,这些气体统称为尾气。
生产多晶硅是靠原料气发生还原反应,将生成物中的硅沉积在硅棒上。如果围绕硅棒的都
是原料气,原料气就会不断地发生还原反应,生成的硅沉积在硅棒上,使硅棒逐渐长粗。这是
最理想的,可问题并非如此,实际围绕硅棒的,除了原料气之外,还有反应后生成的氯化氢等
尾气。这些尾气的存在,不仅阻隔了原料气与硅棒的接触,使之不能顺利地发生还原反应将硅
沉积在硅棒上,并且还有可能发生逆反应,使硅棒上的多晶硅发生氯化而消耗多晶硅。
由此可见,要想提高沉积速率δ1,就必须赶走硅棒周围的尾气,尽量使原料气围绕硅棒。
怎样才能够达到此目的呢?只要尽量多地往还原炉里通入原料气,加大还原炉里原料气的浓
度,硅棒周围的尾气就会被原料气挤走。
如果还原炉的容积和形状都不变,选择好原料气的配比,控制稳氢还原反应的沉积温度,
使之始终保持在最佳温度范围内,那么,进入炉内的原料气越多,多晶硅的沉积速率δ1 就越
高。由此可见,增加原料气的进入量是提高多晶硅的沉积速率δ1 的好办法。
但多往还原炉里通入原料气,原料气的用量就要增加。增加原料气的用量必然要加大多晶
硅的生产成本。本来是想降低成本的,可这样一来,不但没有降低成本,反而使成本增加,这
是违背初衷的。
可能有人认为循环使用原料气可以解决此问题。但是,目前的循环工艺还无法胜任。
目前的循环工艺是:首先将还原尾气接入冷冻分离器和氢气回收系统,将尾气中的氢气和
四氯化硅回收,经净化提纯后再利用。采用这种循环工艺还需要一套造价昂贵的超低温冷冻系
统,也就是说,还需增加大量的经济投入。由此看来,采用这样的循环工艺根本无法降低成
本。这还不算,在这种回收系统里,还原料被冷冻降温至四氯化硅的沸点 (57.6℃)之下,一
般认为应在38~40℃为好。如是按还原料在还原炉里的温度1200℃,降温后的上限40℃计
算,也要降温1100℃以上。但回收后40℃的常温还原料要重新被送入鼓泡器里,然后通进还
原炉,还要再次被加热到1200℃的高温。这需要消耗大量的电能,也是一个极大的浪费。很
!$&显然,这也是违背初衷的。
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