[发明专利]颗粒状多晶硅生产工艺及硅晶种制造系统

说明书

本发明属于颗粒状多晶硅的生产制造技术领域，特指一种颗粒状多晶硅生产工艺及硅晶种制造系统，颗粒状多晶硅生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：①预备硅晶种原料；②对硅晶种原料进行粉碎，并筛选得到直径合适的硅晶种；③在流化床内对硅烷进行加热分解并对硅晶种进行流化，使产生的硅粉在硅晶种上沉积；④对硫化后的硅晶种进行脱氢，并得到符合要求的颗粒状多晶硅；采用此工艺，彻底避免传统的破碎环节带来的二次污染，减少了加工步骤和成本。

技术领域

本发明属于颗粒状多晶硅的生产制造技术领域，特指一种颗粒状多晶硅生产工艺及硅晶种制造系统。

背景技术

1955年，西门子公司成功开发了利用氢气还原三氯硅烷(SiHCl₃)在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术，并于1957年开始了工业规模的生产，这就是通常所说的西门子法。西门子法存在能耗较高、产品效率低、工艺复杂等缺点。

后来发展出了流化床法，流化床法是美国联合碳化合物公司早年研发的多晶硅制备工艺技术。该方法是以SiCl₄(或SiF₄)、H₂、HCl和冶金硅为原料在高温高压流化床(沸腾床)内生成SiHCl₃，将SiHCl₃再进一步歧化加氢反应生成SiH2Cl₂，继而生成SiH₄气。制得的SiH₄气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。

使用流化床法时，合适规格的晶种是生产中的重要原料，为了得到合适规格(150μm—250μm直径)的硅晶种，需要对大颗粒的硅晶种进行机械式粉碎、筛选、酸洗和烘干等步骤，但是采用机械粉碎时，金属材质的粉碎锤会对粉碎后的硅晶种造成金属杂质的污染，严重影响产品的纯度；因次，需要对筛选后的合适规格的硅晶种进行酸清洗以去除金属杂质，再进行烘干，其步骤复杂且成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，安全可靠的硅晶种制造系统和多晶硅生产工艺。

本发明的目的是这样实现的：

颗粒状多晶硅生产工艺，包括以下步骤：

①准备硅晶种原料；

②对硅晶种原料进行粉碎，并筛选得到直径合适的硅晶种；

③在流化床内对硅烷进行加热分解并对硅晶种进行流化，使产生的硅粉在硅晶种上沉积；

④对反应后的硅颗粒进行脱氢，并得到符合要求的颗粒状多晶硅；

所述步骤②中，硅晶种原料粉碎时，先将硅晶种原料分为两部分，并分别通入高速气流，使得硅晶种原料分别从两个相对的方向高速接近并碰撞，硅晶种原料碰撞并粉碎成大小不一的颗粒。

所述步骤②中，筛选的方式为风筛。

所述步骤②中，合适的硅晶种为150μm—250μm直径。

所述步骤③中，控制流化的温度为400-900℃。

所述步骤③中，流化时持续通入空气。

所述步骤④中，脱氢的温度控制在1000-1200℃。

所述步骤④中，脱氢是在脱氢炉中进行的。

一种用于所述的颗粒状多晶硅生产工艺的硅晶种制造系统，包括

硅晶种制造气流破碎器，在破碎器本体的中部设置有碰撞室，破碎器本体上设置有两个进气通道，两个进气通道的内端分别连通至碰撞室的相对侧，两个进气通道分别通过支路管道与储料罐连通，所述碰撞室中部一侧的碎料出口通过送筛管路与风筛装置连通；

储料罐，其用于储存硅晶种，并将硅晶种通过所述支路管道送入对应的进气通道；