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三氯氢硅氢还原制备多晶硅
第九节 现场生产中常见的危险化学品,以及保证安全生产所具备的安全设施。 1.三氯氢硅: 无色、透明液体,三氯氢硅具有毒性和腐蚀性。 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 2.二氯二氢硅氢: 二氯二氢硅氢(DCS)是一种无色、透明液体,有毒的易燃气体。 3.氢: 氢气是一种相当易燃、易爆的气体。 与空气混合的爆炸极限,下限为:4﹪;上限为: 80﹪。 4.氯化氢: 氯化氢是无色、有刺激性气味、易溶于水的气体,具有毒性和腐蚀性。 5.四氯化硅: 四氯化硅(STC)是无色、透明液体,具有毒性和腐蚀性。 其化学性质如下: 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 6.氮气: 氮气属于惰性气体、保护气体。 7 .甲醇: 甲醇是无色易燃液体。 第十节 警报/联动/紧急停车 警报/联动/紧急停车 还原系统的设备的运行情况是由DCS中央监控的。在设备出现异常情况时,警报系统会告诉操作人员潜在的问题,如果异常情况继续存在,为了保证安全生产环境和设备的安全,联动装置和紧急停车系统就会启动。 还原过程中的指标及计算 1. 实收率 实收率是指每炉多晶硅产量与所用的SiHCI3料中的含硅量之比。 实收率的计算公式如下: WSi 实收率= ×100% MSi VSiHCI3×D SiHCI3× MSiHCI3 WSi WSi 式中:WSi 沉积硅的重量 VSiHCI3 所耗SiHCI3体积(升) DSiHCI3 SiHCI3的比重(1.32公斤/ 升) Mi 硅的分子量(28 MSiHCI3 SiHCI3的分子量(135.5) 2. 沉积速度 沉积速度是指在还原反应中单位时间内沉积硅的重量。 计算公式如下: WSi 沉积速率= t 式中:WSi 沉积硅的重量 t 反应时间 所谓沉积速率: 是指还原反应单位时间、单位载体长度上沉积硅的重量 . 生产中常按下式计算: 沉积重量 沉积速率= 反应时间×硅芯长度 3. SiHCI3和H2的配比 物质的质量 在这里要先理解摩尔的概念,摩尔又叫物质的量,1摩尔(mol)物质含有6.02×1023个分子,如果是气体,则摩尔体积在标准状态下(温度为0℃,压力为1个大气压)的体积为22.4升。 物质的摩尔数(m)与质量的关系为: 物质的质量 m= 物质的分子量 配比: 是指多晶硅生产过程中进入还原炉的原料H2和SiHCI3的用量之比。 SiHCI3氢还原反应的影响因素 1. 反应温度 SiHCI3被氢还原以及热分解的反应是吸热反应。所以,从理论上来说,反应的温度越高则愈有利于反应的进行。 但温度过高,会发生腐蚀反应: Si+2HCI ———— SiH2CI2 Si+SiCI4 ———— 2 SiCI2 2.反应混合其配比 还原反应时,氢气于三氯氢硅的摩尔数之比(也叫配比)对多晶硅的沉积有很大影响。只有在较强的还原气氛下,才能使还原反应比较充分的进行,SiHCI3的还原效率也比较高。 如果按反应式计算所需的理论氢气量来还原SiHCI3,那么不会得到结晶型的多晶硅,只会得到一些非结晶型的褐色粉末,而且实收率极低。增加氢气的配比,就能显著提高SiHCI3的转化率。 下图表示SiHCI3在不同氢气配比情
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