[实用新型]硅烷纯化装置与灌装系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在低温环境下对高纯硅烷气体进行纯化的纯化装置及灌装系统，属于气体纯化和灌装技术领域。

背景技术

电子化学气体是电子工业中超大规模集成电路微细加工过程中的关键性基础化工材料，主要用于外延、刻蚀和腐蚀等工艺；电子化学气和高纯气的纯度和洁净直接影响集成电路的成品率和可靠性。瓶装高纯气体在输送过程中仍会产生污染,使气体的纯度降低，这对于某些领域是不允许的，如单晶硅的拉制，半导体、大规模集成电路的研制和生产等。硅烷生产与产品包装的质量至关重要，必须控制对电子厂工艺影响的每一个环节。

超纯硅烷的纯化与灌装技术直接影响其产品质量，现有技术中一般先将硅烷气体装在密封罐中置于装有液氮的冷阱中进行液化，分离出硅烷中的不凝气体后，将密封罐和冷阱分离，等待液态硅烷汽化后，再进行其他杂质的纯化，此种纯化与灌装流程操作时间较长，生产效率比较低。因此研制一种高效的硅烷纯化装置和灌装系统是本实用新型需要研究的课题。

实用新型内容

发明目的：针对现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种硅烷纯化装置，实现低温环境下对高纯硅烷进行气液分离和液态纯化，以提高纯化效率；本实用新型另一目的在于提供一种具备纯化功能的灌装系统。

技术方案：为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种硅烷纯化装置，包括冷阱和密封罐体，所述密封罐体置于所述冷阱中，所述冷阱上部设有液氮入口和热水入口，底部设有液氮出口和热水出口；所述密封罐体顶部设有进气管和出气管；所述密封罐体内部装有纯化剂，在密封罐体内部上方留有气体容置空间。

进一步的，所述密封罐体为圆柱形不锈钢罐体，包括罐体主体和法兰，所述进气管和出气管焊接在法兰上。

进一步的，所述冷阱为圆柱形，底面为圆弧凸面，所述液氮出口和热水出口设于底面的低点处。

一种硅烷灌装系统，包括如上述的硅烷纯化装置，还包括高纯原料气源、配气瓶、液氮循环系统和热水循环系统，所述高纯原料气源经过第一开关阀连接至纯化装置的进气管，所述配气瓶经过第二开关阀连接至纯化装置的出气管，纯化装置的出气管还与第三开关阀连接，所述第三开关阀连接真空与排空系统；所述第一开关阀与纯化装置的进气管之间的管路上设有压力表；所述液氮循环系统与纯化装置的液氮入口和液氮出口连接，所述热水循环系统与纯化装置的热水入口和热水出口连接。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型通过冷阱和装有纯化剂的密封罐体的结合，能够同时实现高纯硅烷气体中可液化气体与不凝气体的分离，以及液态硅烷的纯化操作；在冷阱上设有液氮及热水的出入口，通过液氨和热水两路循环实现冷阱中温度环境的切换，冷阱与密封罐体的位置相对固定，操作过程中不需要搬移冷阱或密封罐体，操作方便而安全；通过热水循环加快了液态硅烷的汽化。本实用新型设计合理，操作方便，实现了低温环境下对高纯硅烷同时进行气液分离和液态纯化，提高了纯化效率，且实现了纯化与灌装一体的工艺，提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型纯化装置的结构示意图；

图中，10：冷阱，11：液氮入口，12：热水入口，13：液氮出口，14：热水出口，20：密封罐体，21：进气管，22：出气管，23：法兰，24：纯化剂；

图2为本实用新型灌装系统的结构示意图；

图中，101：纯化装置，102：高纯原料气源，103：配气瓶，104：液氮循环系统，105：热水循环系统，106：第一开关阀，107：第二开关阀，108：第三开关阀，109：真空排空系统，110：压力表，111：过滤装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明：

如图1所示，本实用新型实施例公开的一种硅烷纯化装置，包括冷阱10和置于冷阱10中的密封罐体20，冷阱10上部设有液氮入口11和热水入口12，底部设有液氮出口13和热水出口14；密封罐体20设有进气管21和出气管22，密封罐体20内部装有纯化剂24，上方留有一定的容置空间，以容纳低温不液化的气体，纯化剂为多金属微孔纯化剂（如HM—2型催化纯化剂等），用于液态下的硅烷纯化，不凝气体为杂质，不需要纯化。密封罐体20可为圆柱形不锈钢罐体，装入纯化剂24后，用不锈钢法兰23连接，进气管21和出气管22焊接在法兰23上。罐体底部可设计成圆弧凸面，将液氮出口13和热水出口14设于底面低点处，以便于液氮或热水排出。