SiC-CVD无氯外延含低浓度硅烷/C2+尾气FTrPSA提氢与循环再利用方法技术

本发明专利技术公开了SiC‑CVD无氯外延含低浓度硅烷与C2+尾气FTrPSA提氢与循环再利用方法，通过预处理、中温变压吸附除杂、吸附净化、变压吸附提氢、氢气纯化及中浅冷油吸收工序，将来自无氯SiC‑CVD外延制程中产生的含低浓度硅烷与C2+尾气的有效组分H

【技术实现步骤摘要】
SiC-CVD无氯外延含低浓度硅烷/C2+尾气FTrPSA提氢与循环再利用方法
本专利技术涉及第三代半导体材料碳化硅(SiC)外延生长过程中的制程氢气(H2)的提取纯化制备及外延尾气中回收H2再利用的半导体材料与半导体制程环保领域，更具体的说是涉及SiC-CVD(碳化硅化学气相沉积)无氯外延含低浓度硅烷/C2+(碳二及碳二以上的轻烃类碳氢化合物组分)尾气FTrPSA(全温程变压吸附)提H2与循环再利用方法。
技术介绍
碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料，因其具有宽禁带、耐高温与高压、高频大功率，及耐辐射等优异特性，已广泛应用于IT及电子消费品、汽车、光伏光电、核反应堆，以及系统工作条件苛刻的航空航天与军事等领域的功率开关、变频变压、UPS等电力电子元器件，其中，外延是SiC材料得以广泛应用的关键生产步骤。SiC外延制程有高温升华(PVT)、化学气相沉积(CVD)、液相生长外延(LPE)、分子束外延生长(MBE)、电子回旋共振等离子化学气相沉积(ECR-MPCVD)等，而工业上普遍采用的是具有外延生长温度低、生产批量大、外延薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.SiC-CVD无氯外延含低浓度硅烷/C2+尾气FTrPSA提氢与循环再利用方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)预处理，将原料气先后进行脱除尘埃、颗粒、油雾或/和中和、干燥后，进入下一个工序中温变压吸附除杂工序；/n(2)中温变压吸附除杂，将来自预处理工序的原料气，直接或加压至小于1.0MPa，并经冷热交换至20～90℃后，进入至少由4塔组成的多塔中温变压吸附除杂工序，吸附塔的操作压力为0.2～1.0MPa，操作温度为20～90℃，至少一个吸附塔处于吸附步骤，其余吸附塔处于解吸再生步骤，所形成的非吸附相气体为低沸点组分为主的中间混合气体，包括H

【技术特征摘要】
1.SiC-CVD无氯外延含低浓度硅烷/C2+尾气FTrPSA提氢与循环再利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预处理，将原料气先后进行脱除尘埃、颗粒、油雾或/和中和、干燥后，进入下一个工序中温变压吸附除杂工序；
(2)中温变压吸附除杂，将来自预处理工序的原料气，直接或加压至小于1.0MPa，并经冷热交换至20～90℃后，进入至少由4塔组成的多塔中温变压吸附除杂工序，吸附塔的操作压力为0.2～1.0MPa，操作温度为20～90℃，至少一个吸附塔处于吸附步骤，其余吸附塔处于解吸再生步骤，所形成的非吸附相气体为低沸点组分为主的中间混合气体，包括H2、CH4、SiH4、CO组分，进入下一工序，即吸附净化工序；
(3)吸附净化，来自中温变压吸附除杂工序的中间混合气体，经过精密过滤、冷热交换至5～20℃后进入由2个以上吸附塔组成的吸附净化工序，在操作温度5～20℃，操作压力小于1.0MPa下进行吸附，进一步净化脱除其中SiH4及C2+，形成净化后的中间气体，进入下一工序变压吸附提氢工序；
(4)变压吸附提氢，来自吸附净化工序的中间气体，经过加压至1.0～3.0MPa后进入至少由4塔组成的多塔变压吸附提纯氢气工序，吸附塔的操作压力为1.0～3.0MPa，操作温度为20～40℃，至少一个吸附塔处于吸附步骤，其余吸附塔处于解吸再生步骤，所形成的非吸附相气体为超高纯氢气，其纯度为99.999～99.9999％(v/v)，进入下一工序，即氢气纯化工序；
(5)氢气纯化，来自变压吸附提氢工序的超高纯氢气，或经过中间产品储罐后，或直接经过热交换，在50～500℃的温度下，直接或通过减压阀减压至SiC-CVD外延制程用氢所需的压力，进入由金属吸气剂，或钯膜，或钯膜-金属吸气剂耦合的氢气纯化工序，在操作温度为50～500℃、操作压力为常压或SiC-CVD制程中使用氢气所需的压力条件下进行纯化，脱除痕量杂质，得到最终的电子级氢气产品，氢气纯度大于等于7～8N级，由此得到的电子级氢气产品的收率大于75～85％。


2.如权利要求1所述的SiC-CVD无氯外延含低浓度硅烷/C2+尾气FTrPSA提氢与循环再利用方法，其特征在于，所述原料气为常压或低压的化学气相沉积制备基于碳化硅(SiC)无氯外延生长常规制程中的尾气，包括氢气(H2)、甲烷(CH4)、硅烷(SiH4)、轻烃类碳氢化合物碳二及碳二以上组分(C2+)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)、二氧化硅(SiO2)和碳(C)微细颗粒，其中，SiH4及C2+体积浓度均小于1％，压力为常压或低压，温度为常温。


3.如权利要求1所述的SiC-CVD无氯外延含低浓度硅烷/C2+尾气FTrPSA提氢与循环再利用方法，其特征在于，还包括中浅冷油吸收，来自中温变压吸附除杂工序的吸附相混合气体，经过精细过滤去除微细颗粒后经加压至1.5～3.5MPa，进入操作温度为-35～-10℃的中浅冷油吸收工序，采用丙烷或丁烷为吸收剂，从油吸收塔顶流入吸收来自吸收塔底进料至下而上的吸附相混合气体中的C2+及CO2，形成富吸收液从油吸收塔底流出，经过循环泵输送至解吸塔进行解吸，从中解吸出来的吸收剂返回至油吸收塔循环使用，解吸气富集了C2+及CO2，经过脱碳塔回收富C2+气输出，作为副产品使用；从油吸收塔顶流出的不凝气体，或直接作为燃料气使用，或经过冷热交换后返回至预处理工序的原料气，或返回至中温变压吸附除杂工序，进一步回收不凝气体中的有效H2组分，由此得到的H2收率可达85～87％。


4.如权利要求1所述的SiC-CVD无氯外延含低浓度硅烷/C2+尾气FTrPS...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟雨明，钟娅玲，汪兰海，陈运，唐金财，蔡跃明，蒋强，
申请(专利权)人：四川天采科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51