多晶硅生产工艺学

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氢H2 2.016 0.0899 0.0695气氮N2 28.01气 6 1.784 1.3799 2 1.2507 0.9673 22.43 -252.7 -250.0702 9 22.3 -196 -190.808 6 氩Ar39.94气 2 4 22.39 -185.7 -181.402 5 氧O2 32.00 气空0 28.95 气 1.429 1.1053 22.39 -183. -183. 1.14 1.293 1 22.66 -192* -195** -192 0.86 *空气的冷凝温度

**组成相同的液态空气的沸点

常用气体中，氢气是最常用的气体之一。在自然界中，主要以化合物状态存在，是一种无色无嗅的气体，在元素周期表中排第一位，比一切元素轻，能被金属吸收，透过炽热的铁、铂等。在240℃时能透过钯，常温下能透过带孔和橡皮而放出，还能透过过玻璃；在镍、钯和铂内溶解度大，一个体积的钯能溶解几百体积的氢气，具有较大的扩散速度和很高的导热性。

氢气能自然，但不助燃，在高温时能燃烧，易爆炸，遇火或700℃高温时产生爆炸，产生大量的热。二、氢气的制备

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制取氢气的方法较多，一般用电解水和电解食盐水来制得氢气，用此两种方法所得的氢气其杂质含量各不相同。详见表3、表4。

表3 电解水制得的氢中杂质含量杂质种类杂质含量ppm 过饱和 0.5% 5～10 170～2600 46 7～11 H2O O2 CO2 N2 Ar2 CH4 表4 电解食盐水制得的氢中杂质含量杂质种类杂质含量ppm 从3、4表看出电解水水制得的氢其杂质含量少。三、气瓶的存放及安全使用 1、气瓶标记：

为了安全的使用和更快的识别气体，对于不同的气体，所用气瓶的类型及瓶的输气管道的标记也不同。其规定如表5。表5 几种气体的气瓶类型及气瓶管道标记气体名称气瓶及输气管道颜第 12 页共 73 页

H2O O2 CO2 CO Cl2 B P As 过饱和 0.5% 0.6% 10～20 0.08 0.4 2.24 0.56 字样字样颜色线条颜色气颜类型色氢气氮气工业氩气高纯氩气氧气空气二氧化碳深绿黑黑灰天兰黑黑氢氮工业氩纯氩氧空气二氧化碳红黄天兰灰黑省/ 白黄 / 棕白白甲 / / 甲甲甲甲甲乙 2、气瓶的存放及安全使用

对于装有相互接触时能够引起燃烧或爆炸的气体（如氢、氧气瓶），必须分别存放在单独房间内；严禁在存放气瓶附近处堆放易燃物及使用明火，在夏季时，不应将气瓶放在日光下曝晒。室内温度不宜太高，应定时的排风。在堆放气瓶时不应有大的振动。

使用气瓶之前，必须装好氢气表（或氧气表），使气体通过表而输送到使用地方；气瓶嘴上不应沾染油脂；在开关气瓶时人应站在氢气表的侧面，瓶内气体不应用完，乖余气体的压力应保持在0.5～5Kg/cm2。

氢气与其它气体按一定比例混合将发生爆炸。爆炸极限如表6。

表6 氢气的爆炸极限

爆炸极限下限空气 4.5% 氧气 4% 一氧化碳一氧化氮 52% 13.5% 氯气 87% 第 13 页共 73 页

上限 75% 95% 80% 4.9% 5% * 数据均为氢气体积百分比

从表看出，氢气是一易燃爆气体，因此在使用时应注意以下几点：

a 、氢气瓶与氧气瓶分开存放，更不能混用。 b 、使用设备与氢气之间须安装回火装置。

c 、通氢气前，先用保护气体（如氮气、氩气）赶净设备中的空气，并检查是否漏气，不漏气时方能通入氢气。

d 、当操作完毕时，应先通保护气体，后关闭氢气，当设备中的氢气赶净后关闭保护气体。

§1-3气体净化的基本常识

一、气体净化的基本常识

由于气体杂质的存在，对半导体材料的危害也是很大的，为了得到高质量的多晶硅和单晶硅，因此在使用气体前必须将气体进行净化。净化的方法很多，在气体净化技术中，经常综合地运用以下几个方面的知识。

1、用吸湿性液体干燥剂（液碱、硫酸等），进行吸收。 2、用固体干燥剂：KOH、CuSO4、CaCl2过氯酸镁等进行化学吸

收。用硅胶、分子筛等进行物理吸收。 3、用催化剂（105分子筛等）进行化学催化。 4、用冷媒或冷剂（液态氮等）进行低温冷冻。

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二、吸收

吸收多指被吸收的物质从气相转入液相，以物理溶解于液体中或与气体起化学反应。

某些化工厂在氢气净化中，常采用液碱或硫酸作为吸湿性液体，液碱用于吸收酸性气体如：CO2、CO、Cl2，硫酸用于吸收水分。如：

Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3 Na2CO3+H2S→NaHs+NaHCO NaOH+CO2+H2O→Na2CO3+2H2O H2SO4+H2O→H2SO4·H2O+Q

从反应式可以看出硫酸的吸收能力很强，吸附过程中放出大量的热，所以用硫酸吸收氢气中的水是不合适的。因为硫酸不仅严重的腐蚀管道，同时挥发出的SO2而增加气体的杂质，这种含S杂质的存在会造成物理吸附剂中毒的现象。三、吸附： 1、吸附现象

吸附一般是指较稀疏的物质被吸附剂（多半为固体）的表面所吸收的现象，吸附一般为放热过程，该热量称为吸附热。

什么叫吸附呢？在某些物质的接口上从周围介质中把能够降低接口张力的物质自动地聚集到自己的表面上来，使得这种物质在相表面上的浓度大于相内部的浓度，叫做吸附。

如何解释吸附现象呢？固体表面的原子和固体内部原子的处

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