[实用新型]生产高纯碳化硅用原料硅源的提纯装置

说明书

生产高纯碳化硅用原料硅源的提纯装置，涉及高纯硅源/碳源得到的高纯硅和高纯碳高温合成法生产高纯碳化硅的工业化生产技术，特别是碳化半导体用高纯碳化硅的合成设备的技术领域，主要由蒸馏釜、精馏塔、冷却器、接受罐和尾气处理装置组成；选用低沸点的硅源和碳源进一步提纯确保提纯后合成高纯碳化硅原料的纯度，在此实施了硅源的提纯装置。本装置的特点是：简单、合理、节能、环保、高效。

技术领域

本实用新型涉及高纯硅源/碳源得到的高纯硅和高纯碳高温合成法生产高纯碳化硅的工业化生产技术，特别是碳化半导体用高纯碳化硅的合成设备的技术领域。

背景技术

碳化硅半导体是新三代宽禁带半导体。目前大多数的半导体材料都是单晶硅，而单晶碳化硅比单晶硅具有很多优越的物理特性，例如大约10倍的电场强度、大约高3倍的热导率、大约宽3倍禁带宽度、大约高一倍的饱和漂移速度，而且碳化硅材料对电力的能耗极低，使其成为远优于单晶硅的21世纪理想半导体材料，成为全球半导体产业的前沿制高点。

因为这些特点，用SiC制作的器件可以用于极端的环境条件下，微波及高频和短波长器件是目前已经成熟的应用市场。而在军用相控阵雷达、通信广播系统中，用SiC做为衬底的高亮度蓝光LED则是全彩色大面积显示屏的关键器件。

作为新兴的战略先导产业，碳化硅是发展第3代半导体产业的关键基础材料，世界发达国家均积极投入研发与产业化发展。

我国第三代半导体晶圆生产企业已形成了一定的国际竞争力。但作为原材料的高纯SiC粉体的制备工艺条件极其苛刻，硬件和检测分析要求高，但目前的瓶颈是还没有一家专业从事研发生产5～6N（99.9999％）的SiC原材料企业。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种生产纯度为5～6N的高纯碳化硅用原料硅源的提纯装置。

本实用新型主要由蒸馏釜、精馏塔、冷却器、接受罐和尾气处理装置组成；所述蒸馏釜设置温控装置，蒸馏釜内置搅拌器，蒸馏釜的馏出端与精馏塔的进料端连通，精馏塔的出料端通过冷却器的内部物料管道与接受罐连通，尾气处理装置连接在接受罐连通的排气口上；接受罐内部设置冷凝盘管，接受罐外部设置冷冻水罐体夹套；冷却器的外冷却循环系统、接受罐的冷冻水罐体夹套和盘管分别通过管道和冷冻机相连。

以上装置的工作原理：低沸点的硅源经过低温加热汽化精馏分离，高沸点的金属杂质（化合物）留在蒸馏釜底，从而实现硅源的提纯。即把低沸点的硅源加入蒸馏釜内，通过热水炉给蒸馏釜供热使硅源汽化，汽化后的硅源气体经精馏塔分离提纯，提纯后的硅源经冷却器冷却后到接受罐收集，由于硅源沸点低，易挥发，在接受罐增加内盘管和夹套冷却装置，防止硅源汽化，少量汽化硅源经尾气处理装置吸收处理。

本实用新型选用低沸点的硅源和碳源进一步提纯确保提纯后合成高纯碳化硅原料的纯度，在此实施了硅源的提纯装置。本装置的特点是：简单、合理、节能、环保、高效。

进一步地，上述搅拌器为框式搅拌器。框式搅拌能在转速慢的情况下搅拌充分，较快破除液体加热产生的气泡，杜绝精馏过程中液沫携带出硅源中杂质，提纯过程中的一致性和稳定性得到进一步的保证，从而确保提纯产品（硅源）的一致性和稳定性。

上述蒸馏釜的下部设置排渣底阀。蒸馏一段时间后蒸馏釜底会积累一定数量的残渣，残渣太多后溶液携入产品，影响产品质量，该排渣底阀设置为了定期清除残渣，保证产品质量稳定。

上述温控装置为设置在蒸馏釜外的夹套，夹套内腔通过管道连接热水炉。通过夹套的方式可实现温度均匀、高效、环保。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型主要由蒸馏釜1、精馏塔2、冷却器3、接受罐8和尾气处理装置10组成。