改良西門子法還原爐提高多晶硅一次沉積率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改良西門子法還原爐生長多晶硅的節(jié)能、降耗方法，特別是一種改良西門子法還原爐提高多晶硅一次沉積率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]改良西門子法還原爐，是改良西門子工藝中用氫氣和三氯氫硅為原料，經(jīng)反應(yīng)生長出多晶硅的專用設(shè)備。進(jìn)入還原爐內(nèi)部的氫氣與三氯氫硅在1080°c左右的硅芯表面進(jìn)行反應(yīng)，生成的硅在硅芯表面沉積、結(jié)晶、直徑不斷增大，最終形成棒狀多晶硅產(chǎn)品。反應(yīng)后的副產(chǎn)物H2、SiHCl3、SiCl4等經(jīng)回收、分離、轉(zhuǎn)化、提純后可循環(huán)利用。在還原爐及系統(tǒng)設(shè)計(jì)、多晶硅生長沉積表面溫度均已確定的前提下，操作條件是否合理，由多晶硅一次沉積率、多晶硅沉積速率、SiCl4副產(chǎn)率幾項(xiàng)指標(biāo)表達(dá)。通過科學(xué)計(jì)算和協(xié)調(diào)控制多晶硅生長過程中合理的供料量、H2/SiHCl3摩爾配比、運(yùn)行壓力等條件，可以取得良好的節(jié)能、降耗效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于改良西門子法還原爐生產(chǎn)多晶硅過程中可以通過科學(xué)計(jì)算和協(xié)調(diào)控制取得良好的節(jié)能、降耗效果，本發(fā)明的目的旨在提供一種改良西門子法還原爐提高多晶硅一次沉積率的方法，其特征在于當(dāng)還原爐運(yùn)行壓力控制在表壓為0.2-0.6 MPa的范圍內(nèi)變化，降低還原爐系統(tǒng)運(yùn)行壓力，多晶硅一次沉積率η將按下式提高:
n = no Po/(Po - δρ)
式中:
no:原始一次沉積率
η:降低運(yùn)行壓力后的一次沉積率
Po:原始運(yùn)行壓力，Po= OMPa.1MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、...ΛΡ:壓力降低值，ΛΡ =OMPa N 0.lMPa、0.2MPa、0.3MPa、...。
[0004]多晶硅一次沉積率=周期多晶硅產(chǎn)出量/周期進(jìn)入還原爐物料中硅總量。可見，提高多晶硅一次沉積率是生產(chǎn)者追求的周期多晶硅產(chǎn)出率的目標(biāo)之一。根據(jù)本發(fā)明揭示的降低還原爐運(yùn)行壓力與提高多晶硅一次沉積率的變化規(guī)律，按照計(jì)算公式:
n = no Po/(Po - δρ)
當(dāng)還原爐系統(tǒng)運(yùn)行壓力在0.2-0.6MPa范圍內(nèi)變化時(shí)，降低運(yùn)行壓力，即可達(dá)到提高多晶硅一次沉積率的節(jié)能降耗的目的。
[0005]本發(fā)明在現(xiàn)有改良西門子法還原爐生產(chǎn)多晶硅的基礎(chǔ)上不增加其他資金、設(shè)備的投入，僅從降低還原爐的運(yùn)行壓力著手，即可明顯提高多晶硅一次沉積率。由此可見，本發(fā)明是一件還原爐生產(chǎn)多晶硅，利用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備，改變運(yùn)行操作參數(shù)，達(dá)到大幅節(jié)能降耗目的的技術(shù)方案。
【具體實(shí)施方式】
[0006]實(shí)施例1
現(xiàn)有改良西門子法多晶硅還原爐，除了運(yùn)行壓力外在其他操作流程參數(shù)不變的前提下:
已知運(yùn)行壓力(表壓)為Po = 0.5MPa，
其多晶硅一次沉積率no = 7.5-9.2 %，
多晶硅產(chǎn)量為10kg時(shí)，供料SiHCl3量為5000-6500kg;
運(yùn)行壓力(表壓)為Po - δρ =0.3MPa，
代入公式:n = no po/(po - λρ)，
其多晶硅一次沉積率η = 12-16 %，
多晶硅產(chǎn)量為10kg時(shí)，供料SiHCl3量為4000~3000kg。
[0007]由本實(shí)施例可見，用降低系統(tǒng)運(yùn)行壓力的技術(shù)措施達(dá)到提高多晶硅一次沉降率的實(shí)例與本發(fā)明揭示的相關(guān)變化規(guī)律相符合。在獲得產(chǎn)物多晶硅量不變的情況下，SiHCl3供料量大幅下降。
[0008]實(shí)施例2
現(xiàn)有改良西門子法多晶硅還原爐，除了運(yùn)行壓力外在其他操作流程參數(shù)不變的前提下:
運(yùn)行壓力(表壓)為Po = 0.6MPa，
Po - δρ =0.6MPa，
代入公式:n = no Po/(po - ΛΡ)，
其多晶硅一次沉積率η = no = 5.3-6.9 %,
多晶硅產(chǎn)量為100kg時(shí)，供料SiHCl3量為7750-6300kg。
[0009]實(shí)施例3
現(xiàn)有改良西門子法多晶硅還原爐，除了運(yùn)行壓力外在其他操作流程參數(shù)不變的前提下；
已知運(yùn)行壓力(表壓)為Po = 0.5MPa，
其多晶硅一次沉積率no = 7.5-9.2 %，
運(yùn)行壓力(表壓)為Po - δρ =0.2MPa，
代入公式:n = no po/(po - λρ)，
其多晶硅一次沉積率η = 18.5-23%，
多晶硅產(chǎn)量為100kg，供料SiHCl3量2500-2000kg。
[0010]由本實(shí)施例可見，用降低系統(tǒng)運(yùn)行壓力的技術(shù)措施達(dá)到提高多晶硅一次沉降率的實(shí)例與本發(fā)明提供的相關(guān)變化規(guī)律相符合。在獲得產(chǎn)物多晶硅量不變的情況下，供料SiHCl3量大幅下降。由此可充分證明，本發(fā)明是一種節(jié)能降耗顯著的技術(shù)方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改良西門子法還原爐提高多晶硅一次沉積率的方法，其特征在于當(dāng)還原爐運(yùn)行壓力控制在表壓0.2-0.6 MPa的范圍內(nèi)變化，降低還原爐系統(tǒng)運(yùn)行壓力，多晶硅一次沉積率將按下式提1?: n = no po/(po - δρ) 式中: no:原始一次沉積率 η:降低運(yùn)行壓力后的一次沉積率 Po:原始運(yùn)行壓力，Po= OMPa >0.1MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、...ΛΡ:壓力降低值，ΛΡ =OMPa >0.1MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、...。
【專利摘要】本一種改良西門子法還原爐提高多晶硅一次沉積率的方法，是當(dāng)還原爐運(yùn)行壓力控制在表壓0.2-0.6MPa的范圍內(nèi)變化時(shí)，降低還原爐系統(tǒng)運(yùn)行壓力，多晶硅一次沉積率將按下式提高：η=0p0/（p0-△p），式中：η0：原始一次沉積率，η：降低運(yùn)行壓力后的一次沉積率，P0：原始運(yùn)行壓力，P0=0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、...；△p：壓力降低值，△p=0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、...。在現(xiàn)有改良西門子法還原爐基礎(chǔ)上不增加其他資金、設(shè)備的投入，僅從降低還原爐的運(yùn)行壓力著手，利用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備，改變運(yùn)行操作參數(shù)，即可明顯提高多晶硅一次沉積率，達(dá)到大幅節(jié)能降耗的目的。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號(hào)】CN105574343
【申請?zhí)枴緾N201510969159
【發(fā)明人】沈祖祥, 王姍, 冉耘瑞, 陳建
【申請人】成都蜀菱科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月22日