[发明专利]电子级多晶硅的制备方法及制备系统

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅制备领域，尤其涉及一种电子级多晶硅的制备方法及制备系统。

背景技术

在目前光伏产业迅猛发展的今天，太阳能级多晶硅的生产技术已经达到了一定水平，再进一步降低能耗、减少生产成本的空间没有那么大了。而在人们消费水平不断提高以及对新能源产品不断追求的新形势下，应用于众多高科技产品中的一系列新材料的市场将十分广阔。

电子级多晶硅材料是众多高科技电子信息行业不可或缺的原料。电子级多晶硅不仅应用于太阳能光伏电池而且可以大量用于集成电路等半导体器件等产品中，具有不可替代的作用。

现有生产方法多采用改良西门子法，在生产过程中三氯氢硅原料的分解温度在1050℃～1150℃之间，其能耗较高；同时，改良西门子法尾气中含有三氯氢硅、二氯二氢硅、氯化氢、氢气等非常复杂的成分，需要建立庞大繁复的尾气分离处理系统，也较难达到对尾气的利用效果，而在前期需要投入较大的建造成本；另外，现有的改良西门子法中三氯氢硅在钟罩内的转化率只有18％～25％，转化率较低；改良西门子法生产的多晶硅是太阳能级别，纯度达不到电子级多晶硅的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种电子级多晶硅的制备方法及制备系统，可制备获得电子级多晶硅，具有能耗低、尾气成分比较单一容易处理和再利用、设备简单、操作方便、纯度高的优点。

实现上述目的的技术方案是：

本发明的一种电子级多晶硅的制备方法，包括：

将氢气和硅烷气体混合获得原料混合气体，所述原料混合气体中所述硅烷气体的摩尔百分比为3％～5％；

预热所述原料混合气体；

将预热后的所述原料混合气体送入一化学气相沉积炉进行反应获得电子级多晶硅；

冷却尾气；

对冷却后的所述尾气进行过滤除尘；

将除尘过滤后的所述尾气通入冷氢化系统重新利用。

本发明的进一步改进在于，所述预热所述原料混合气体步骤包括：

预热所述原料混合气体至150℃～200℃。

本发明的进一步改进在于，所述将预热后的所述原料混合气体送入一化学气相沉积炉进行反应获得电子级多晶硅步骤进一步包括：

在所述化学气相沉积炉内设置复数个硅芯；

高压击穿所述硅芯；

将所述硅芯的表面温度控制于800℃～900℃；

所述预热后的所述原料混合气体通入所述化学气相沉积炉内；

在所述硅芯表面沉积生成所述电子级多晶硅。

本发明的进一步改进在于，所述将预热后的所述原料混合气体送入一化学气相沉积炉进行反应获得电子级多晶硅步骤进一步包括：

所述化学气相沉积炉内的反应压力为0.5MPa～0.6MPa。

本发明的进一步改进在于，所述化学气相沉积炉形成有一换热夹层，一套管式换热器的换热管与所述换热夹层通过管道连通，所述套管式换热器的换热管与所述换热夹层内填充导热油；

在所述预热所述原料混合气体步骤中，所述原料混合气体通过所述套管式换热器预热；在所述将所述硅芯的表面温度控制于800℃～900℃步骤中，通过所述换热夹层中的导热油对所述化学气相沉积炉内部进行冷却，使得所述硅芯的表面温度控制于800℃～900℃。

本发明的进一步改进在于，在所述将氢气和硅烷气体混合获得原料混合气体步骤前，还包括步骤：

对系统管路进行氮气置换并持续一第一固定时间段；

对系统管路进行氢气置换并持续一第二固定时间段。

本发明的一种电子级多晶硅的制备系统，包括依次连接的一静态混合器、一原料气预热装置、一化学气相沉积炉、一尾气冷却装置和一尾气过滤装置；所述尾气过滤装置的出气口连接一冷氢化系统。

本发明的进一步改进在于，所述原料气预热装置采用套管式换热器。

本发明的进一步改进在于，所述化学气相沉积炉形成有一换热夹层，所述换热夹层与原料气预热装置的换热管通过管道连通，所述换热夹层与所述换热管内填充有导热油。

本发明的进一步改进在于，所述尾气冷却装置采用套管式换热器，所述尾气冷却装置的冷却介质采用水。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：