RU85155U1 - Устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристалилического кремния - Google Patents
Устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристалилического кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU85155U1 RU85155U1 RU2008146529/22U RU2008146529U RU85155U1 RU 85155 U1 RU85155 U1 RU 85155U1 RU 2008146529/22 U RU2008146529/22 U RU 2008146529/22U RU 2008146529 U RU2008146529 U RU 2008146529U RU 85155 U1 RU85155 U1 RU 85155U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma reactor
- polycrystalline silicon
- substrate
- deposition
- silicon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
1. Устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристаллического кремния, включающее плазменный реактор с патрубками подвода и вывода реагентов, подложку для осаждения поликристаллического кремния с устройством термостатирования подложки, блок пространственного распределения напыляемого поликристаллического кремния, отличающееся тем, что плазменный реактор снабжен патрубком подачи инертного газа, системой подачи компактного алюминия, например, алюминиевой проволоки, системой выпуска газовой смеси в реакционное пространство, размещенное между подложкой для осаждения поликристаллического кремния и плазменным реактором, к корпусу плазменного реактора закреплены системы ввода в реакционное пространство парообразного хлорида алюминия и парообразного тетрахлорида кремния с размещением патрубка системы ввода парообразного тетрахлорида кремния, ниже патрубка системы ввода парообразного хлорида алюминия, устройство также снабжено системой отвода газовой смеси (инертного газа и хлорида алюминия) из реакционного пространства, выполненной с возможностью возврата инертного газа в плазменный реактор, часть устройства, включающая реакционное пространство с системой выпуска газовой смеси из плазменного реактора, подложку для осаждения поликристаллического кремния с устройством термостатирования подложки, заключена в герметичный корпус. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плазменный реактор выполнен в виде диспергатора. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плазменный реактор выполнен в виде испарителя. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнено полностью закл
Description
Полезная модель относится к производству поликристаллического кремния и касается устройства для конверсии тетрахлорида кремния в поликристаллический кремний и его напыления с целью получения фотогальванических преобразователей энергии.
Известно устройство для гидрирования тетрахлорида кремния, позволяющее производить процесс с высокой степенью конверсии тетрахлорида кремния в трихлорсилан (Патент RU 2278076, С01В 33/107, 2006.06.20), и устройства для получения поликристаллического кремния из трихлорсилана его водородным восстановлением при высоком давлении и с низким выходом (Сименс-процесс) (Патенты US №4102764, В01J 10/00; С01В 33/02; С01В 33/027, 1978.07.25; №4102985, С01В 33/02; С01В 33/027; С01В 33/00, 1978.07.25). Эти устройства чрезвычайно сложны по конструкции и режимам работы, и не позволяют достигнуть высокой степени конверсии тетрахлорида кремния за один проход. Кроме того, они требуют для своей работы дополнительно большого количества вспомогательного оборудования, в частности, для конверсии попутно генерируемых хлоридов и гидрохлоридов (хлорсиланов) кремния.
Известно устройство, близкое по конструкции к заявляемому, предназначенное для восстановления паров тетрахлорида кремния с использованием пара металла, например, магния, натрия, подаваемых в устройство извне. (Патент US 4139438 В01К 1/00; С01В 33/02, 1979.02.13).
Известное устройство не позволяет получать пленку поликристаллического кремния. Получаемый в устройстве кремний загрязнен хлоридами натрия или магния, образующимися при восстановлении кремния, так как их температура кипения превышает оптимальное значение температур, необходимых для формирования требуемых полупроводниковых характеристик пленки поликристаллического кремния.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для получения поликристаллического кремния методом цинкотермии (ЕР1550636, С01В 33/035, 2005.07.06), имеющее закрытую от окружающей атмосферы реакционную зону и систему подвода паров реагентов. Устройство дает выход кремния, близкий к 100%, но при этом не обеспечивает возможность получения пленки поликристаллического кремния, пригодной для фотогальваники. Пары восстановителя, в данном случае цинка, имеющего температуру кипения 907°С, также имеют температуру выше оптимальной, требуемой для получения пленки поликристаллического кремния, пригодной для фотогальваники, поступают в устройство извне, контактируя со стенками корпуса и другими элементами конструкции, загрязняя конечный продукт примесями из конструкционных материалов. Для осуществления процесса очистки требуется дополнительный переплав кремния при пониженном давлении, и, следовательно, дополнительное оборудование, что ведет к удорожанию устройства и повышению себестоимости конечного продукта - поликристаллического кремния. Кроме того, возврат металла-восстановителя в процесс требует его электролитического восстановления из хлорида - ZnCl2 в высокотемпературных солевых электролизерах, что сопряжено с его загрязнением электролитом и материалом электродов. Повышает стоимость устройства и необходимость применения специальных материалов для его изготовления, способных выдерживать высокотемпературный режим процесса.
Задачей, которую решает заявляемая полезная модель, является снижение себестоимости поликристаллического кремния за счет повышения до 100% выхода поликристаллического кремния без необходимости его дополнительной очистки и снижения стоимости устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристаллического кремния, включающем плазменный реактор с патрубками подвода и вывода реагентов, подложку для осаждения поликристаллического кремния с устройством термостатирования подложки, блок пространственного распределения напыляемого поликристаллического кремния, согласно полезной модели, плазменный реактор снабжен патрубком подачи инертного газа, системой подачи компактного алюминия, например, алюминиевой проволоки, системой выпуска газовой смеси в реакционное пространство, размещенное между подложкой для осаждения поликристаллического кремния и плазменным реактором, к корпусу плазменного реактора закреплены системы ввода в реакционное пространство парообразного хлорида алюминия и парообразного тетрахлорида кремния с размещением патрубка системы ввода парообразного тетрахлорида кремния, ниже патрубка системы ввода парообразного хлорида алюминия, устройство также снабжено системой отвода газовой смеси (инертного газа и хлорида алюминия) из реакционного пространства, выполненной с возможностью возврата инертного газа в плазменный реактор, часть устройства, включающая реакционное пространство с системой выпуска газовой смеси из плазменного реактора, подложку для осаждения поликристаллического кремния с устройством термостатирования подложки, заключена в герметичный корпус.
Плазменный реактор может быть выполнен в виде диспергатора.
Плазменный реактор может быть выполнен в виде испарителя.
Устройство может быть выполнено полностью заключенным в герметичный корпус.
Сущность устройства поясняется чертежом.
На чертеже схематически представлено устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристаллического кремния.
Устройство состоит из плазменного реактора 1, с патрубком подачи инертного газа 2, системой подачи компактного алюминия 3, системой выпуска газовой смеси 4, системы ввода парообразного хлорида алюминия 5; системы ввода парообразного тетрахлорида кремния 6, реакционного пространства 7, подложки для осаждения поликристаллического кремния 8, устройства термостатирования подложки 9; системы отвода газовой смеси (инертного газа и хлорида алюминия) из реакционного пространства 10; блока пространственного распределения напыляемого поликристаллического кремния 11.
Плазменный реактор 1 может быть выполнен в виде диспергатора, представляющего собой плазмотрон или в виде испарителя и предназначен для формирования высокотемпературного гетерогенного потока инертного газа, запыленного ультрадисперсными каплями алюминия, система ввода парообразного хлорида алюминия 5 предназначена для ввода в реакционное пространство в гетерогенный газовый поток инертного газа с алюминием хлорида алюминия в виде пара. Устройство ввода тетрахлорида кремния 6 предназначено для формирования реакционной гомогенной газовой смеси Ar+АlСlx+SiCl4. Патрубок системы ввода тетрахлорида кремния расположен ниже патрубка ввода хлорида алюминия, с целью предотвращения нежелательных реакций между тетрахлоридом кремния и алюминием, которые ведут к инкапсулированию алюминия в кремниевую оболочку.
Устройство термостатирования подложки 9 предназначено для поддержания требуемой для осаждения поликристаллического кремния температуры подложки 8 и представляет собой по сути холодильник, отводящий тепло приносимого конвекционным путем из газовой струи, тепло реакции восстановления вблизи подложки и тепло конденсации кремния по подложке.
Система отвода газовой смеси (инертного газа и хлорида алюминия) из реакционного пространства 10 предназначена для отвода с поверхности подложки газовой смеси инертного газа и хлорида алюминия, ее охлаждения до комнатной температуры, отделения кристаллов хлорида алюминия и возврата инертного газа в цикл.
Блок пространственного распределения напыляемого поликристаллического кремния 11 предназначен для равномерного или программируемого нанесения пленки поликристаллического кремния по поверхности подложки, путем относительного программируемого перемещения подложки и газовой струи.
Герметичный объем (на рисунке не показан) предназначен для защиты газовых потоков и горячей подложки от контакта с воздухом при атмосферном давлении.
Устройство работает следующим образом:
Инертный газ требуемой чистоты, например, аргон, подается в плазменный реактор (диспергатор, испаритель), где в зависимости от скорости его подачи нагревается до такой температуры, чтобы его энтальпии было достаточно для диспергирования алюминия и поддержания температуры в зоне эндотермической реакции восстановления хлорида алюминия выше 1000°С. Из плазменного реактора выходит гетерогенный газовый поток, представляющий собой смесь инертного газа и капель расплавленного алюминия микронных и субмикронных размеров. В этот поток вводят хлорид алюминия, в результате чего начинается его восстановление металлом до субхлорида. Ниже по потоку в образовавшуюся гомогенную газовую смесь вводится пар тетрахлорида кремния. В результате химических реакций атомы восстановленного кремния оседают на подложку с образованием пленки поликристаллического кремния. Инертный газ и побочный продукт реакции - пар хлорида алюминия через систему отвода газовой смеси выводятся из зоны реакций и поступают на охлаждение и разделение. Очищенный от примесей твердых частиц инертный газ поступает на дополнительную очистку от неконденсируемых газов (кислорода, азота) и затем возвращается в процесс. Хлорид алюминия также частично может возвращаться в цикл, основная его часть выводится из процесса в кристаллическом виде и удаляется из герметичного объема.
Заявляемое устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристаллического кремния позволяет:
- обеспечить максимально возможную полноту прохождения суммарной реакции вводимых реагентов;
- проводить процесс с высокой степенью конверсии (выходом) тетрахлорида кремния в поликристаллический кремний в виде пленки на поверхности подложки;
- сократить число технологических переделов и потери энергии за счет объединения в одном герметичном объеме процессов синтеза восстановителя и напыления поликристаллического кремния с получением пленки поликристаллического кремния требуемой чистоты и с геттерирующей примесью алюминия, повышающей эксплуатационные свойства поликристаллического кремния, которую можно использовать для производства фотогальванических элементов без дополнительной обработки;
- в отличие от многих устройств, используемых в металлургии кремния, снизить требования к стойкости конструкционных материалов в хлор- или/и кислородсодержащей среде, поскольку отсутствует контакт этих материалов с высокотемпературными потоками активных газов;
- снизить себестоимость поликристаллического кремния за счет повышения конверсии тетрахлорида кремния в поликристаллический кремний до 100%.
Claims (4)
1. Устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристаллического кремния, включающее плазменный реактор с патрубками подвода и вывода реагентов, подложку для осаждения поликристаллического кремния с устройством термостатирования подложки, блок пространственного распределения напыляемого поликристаллического кремния, отличающееся тем, что плазменный реактор снабжен патрубком подачи инертного газа, системой подачи компактного алюминия, например, алюминиевой проволоки, системой выпуска газовой смеси в реакционное пространство, размещенное между подложкой для осаждения поликристаллического кремния и плазменным реактором, к корпусу плазменного реактора закреплены системы ввода в реакционное пространство парообразного хлорида алюминия и парообразного тетрахлорида кремния с размещением патрубка системы ввода парообразного тетрахлорида кремния, ниже патрубка системы ввода парообразного хлорида алюминия, устройство также снабжено системой отвода газовой смеси (инертного газа и хлорида алюминия) из реакционного пространства, выполненной с возможностью возврата инертного газа в плазменный реактор, часть устройства, включающая реакционное пространство с системой выпуска газовой смеси из плазменного реактора, подложку для осаждения поликристаллического кремния с устройством термостатирования подложки, заключена в герметичный корпус.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плазменный реактор выполнен в виде диспергатора.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плазменный реактор выполнен в виде испарителя.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнено полностью заключенным в единый герметичный корпус.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146529/22U RU85155U1 (ru) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | Устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристалилического кремния |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146529/22U RU85155U1 (ru) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | Устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристалилического кремния |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU85155U1 true RU85155U1 (ru) | 2009-07-27 |
Family
ID=41048696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008146529/22U RU85155U1 (ru) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | Устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристалилического кремния |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU85155U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2519460C1 (ru) * | 2012-12-26 | 2014-06-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Способ получения кремния с использованием субхлорида алюминия |
-
2008
- 2008-11-25 RU RU2008146529/22U patent/RU85155U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2519460C1 (ru) * | 2012-12-26 | 2014-06-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Способ получения кремния с использованием субхлорида алюминия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4778504B2 (ja) | シリコンの製造方法 | |
| TW200804633A (en) | Plasma deposition apparatus and method for making polycrystalline silicon | |
| WO2003040036A1 (fr) | Procede de production de silicium | |
| WO1984002515A1 (en) | Process and apparatus for obtaining silicon from fluosilicic acid | |
| TWI449819B (zh) | Manufacture of Polysilicon | |
| JP4038110B2 (ja) | シリコンの製造方法 | |
| US11306001B2 (en) | Polycrystalline silicon rod and method for producing same | |
| US20130195746A1 (en) | Method and system for production of silicon and devicies | |
| US20040091630A1 (en) | Deposition of a solid by thermal decomposition of a gaseous substance in a cup reactor | |
| WO2010074674A1 (en) | Method and apparatus for silicon refinement | |
| JP2004284935A (ja) | シリコンの製造装置及び製造方法 | |
| JP2004210594A (ja) | 高純度シリコンの製造方法 | |
| US4597948A (en) | Apparatus for obtaining silicon from fluosilicic acid | |
| RU85155U1 (ru) | Устройство для конверсии тетрахлорида кремния и напыления поликристалилического кремния | |
| US10322938B2 (en) | Poly-silicon manufacturing apparatus and method using high-efficiency hybrid horizontal reactor | |
| JP2009208995A (ja) | シリコンの製造装置 | |
| CN101186299A (zh) | 一种流化床装置生产高纯度硅的新工艺 | |
| TW200848367A (en) | A method and a reactor for production of high-purity silicon | |
| JP2004099421A (ja) | シリコンの製造方法 | |
| JP5586005B2 (ja) | シリコンの製造方法 | |
| JP5383573B2 (ja) | 多結晶シリコン製造用の反応炉及びそれを用いる多結晶シリコンの製造方法 | |
| CN216296261U (zh) | 一种用于纯化大流量nf3电解气中高浓度n2f2的热解器 | |
| RU115361U1 (ru) | Устройство для получения поликристаллического кремния | |
| KR101151272B1 (ko) | 고순도 다결정 실리콘 제조장치 | |
| RU79882U1 (ru) | Устройство для напыления поликристаллического кремния |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20090521 |