【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体加工，更具体地说，涉及一种半导体外延工艺的废气处理系统及方法。
技术介绍
1、半导体硅片外延工艺(cvd或epi)中使用三氯氢硅(tcs)在氢气氛围下分解，在机台炉体内，存在如下主要反应公式如下：sihcl3+h2→si+3hcl；同时还发生副反应：4sihcl3→si+3sicl4+2h2；2sihcl3→si+2hcl+sicl4；sihcl3→sicl2+hcl；sicl4+h2→sicl2+hcl。其中为了使得主要反应顺利进行，需要h2大量过量。通常氢气和tcs的摩尔比例范围在6:1～15:1，而tcs的实际有效转化率在因此在反应器后的尾气中，成分包括原料中未完全反应的tcs、氢气、以及反应生成的氯化氢，四氯化硅，硅粉等。现在该工艺主流的处理技术，是在每个机台后配置local scrubber(小型就地式废气吸附装置)，利用该装置先去除掉尾气中的三氯氢硅(tcs)，四氯化硅，氯化氢(hcl)等杂质，然后通过集中式的尾气排放管道，将尾气排入洗涤塔。洗涤塔后配置风机大量抽入空气，将氢气浓度稀释到爆炸极限以下，然后放空。该工艺存在以下缺点：尾气中的氢气、氮气等成分直排入空气造成巨大浪费；在过量风机稀释氢气的过程中，氢气浓度存在一个从高浓度到低浓度的扩散区域，和扩散过程。此时氢气浓度处于爆炸极限内，存在较大的安全隐患。
2、针对上述问题也进行了相应的改进，如中国专利申请号cn202010917215.5，公开日为2020年11月27日，该专利公开了一种硅片外延生长的反应尾气的排出装置、系统及方法，
3、又如中国专利申请号cn202011537626.8，公开日为2021年4月13日，该专利公开了一种烷烃与硅烷反应的氯基sic-cvd外延制程尾气ftrpsa回收方法，通过预处理、氯硅烷喷淋吸收、中温变压吸附浓缩、吸附净化、氢气纯化、多级蒸发/压缩/冷凝、氯硅烷中浅冷精馏、丙烷/硅烷分离、硅烷提纯与丙烷精制工序，可从基于烷烃与硅烷反应的sic-cvd含氯外延制程尾气高纯度高收率的回收氢气、氯化氢、硅烷、丙烷及/或甲烷，并作为原材料气返回到氯基sic-cvd外延制程中循环使用。该专利的不足之处在于：虽能实现尾气中气体的回收利用，但是整个流程步骤繁琐。
技术实现思路
1、1、要解决的问题
2、针对现有半导体外延工艺中的废气无法合理利用且存在安全隐患的问题，本专利技术提供一种半导体外延工艺的废气处理系统及方法。本专利技术的系统通过对废气进行处理后使其成分仅含有氢气和氮气，保证了资源的有效循环使用又避免气体直接排放造成安全与污染的问题；整个系统结构简单，各装置之间工作彼此独立互不干扰。整个方法操作简便，节约了物料能耗，创造了较高的经济价值。
3、2、技术方案
4、为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
5、一种半导体外延工艺的废气处理系统，包括：
6、废气预处理装置：与废气连接，用于去除废气中的三氯氢硅和四氯化硅；
7、洗涤装置：与废气预处理装置连接，用于去除废气经预处理后的三氯氢硅和氯化氢；
8、吸附与脱水装置：与洗涤装置连接，用于去除废气经洗涤处理后的残留气体和水，使废气中的组分为氮气和氢气；
9、气体冷却装置：与吸附与脱水装置连接，用于对废气经吸附与脱水处理后的冷却；
10、气体提纯装置：与气体冷却装置连接，用于对冷却后的气体进行提纯处理；
11、气体回收利用装置：与气体提纯装置连接，用于对提纯后的气体进行回收利用。
12、更进一步的，所述废气预处理装置包括反应池，反应池与废气连通，且反应池内设置有过滤器，反应池的一端与水管连接，水通过水管进入到反应池内与废气发生反应。
13、更进一步的，所述过滤器的过滤精度≤1微米。
14、更进一步的，所述洗涤装置为洗涤塔，且洗涤塔内的ph值保持在7.0～8.0。
15、更进一步的，所述吸附与脱水装置包括依次连接的吸附罐，尾气风机，脱氧炉和冷干机，所述吸附罐的底部与洗涤装置连接，吸附罐的顶部与尾气风机连接。
16、更进一步的，所述吸附罐内从下往上依次填充有氢氧化钠层，活性氧化铝层，硅胶层和分子筛，所述氢氧化钠层厚度为30cm；活性氧化铝层厚度为40cm，硅胶层的厚度为20cm，分子筛的厚度不小于40cm。
17、更进一步的，所述脱氧炉内温度在80℃～150℃，且脱氧炉内设置有温度传感器。
18、一种应用如上述任一项所述的半导体外延工艺的废气处理系统的废气处理方法，包括以下步骤：
19、s1：半导体硅片外延工艺产生的废气排出后进入到废气预处理装置中，利用纯净水喷淋去除废气中的三氯氢硅和四氯化硅；
20、s2：经过废气预处理装置后的废气进入洗涤装置，去除废气里残留的微量氯化氢和三氯氢硅、并去除粉尘；
21、s3：经过洗涤装置后的废气进入吸附与脱水装置，吸附废气中除氢气、氮气外多余的气体，并且将氧气与氢气反应生成水之后进行脱水处理；
22、s4：经过吸附与脱水装置后的废气进入到气体冷却装置，对废气进行冷却至35°上下；
23、s5：经过气体冷却装置后的废气进入到气体提纯装置，对废气进行分别提纯，得到纯净的氮气与氢气；
24、s6：经过气体提纯装置后的氢气或氮气分别进入到气体回收利用装置，对氢气和氮气进行储存或进行利用。
25、3、有益效果
26、相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
27、(1)本专利技术通过将半导体硅片外延工艺产生的废气进行预处理以及洗涤操作，使得废气中的三氯氢硅、四氯化硅以及反应生成的氯化氢能够得到较好的去除；随后将废气进行吸附与脱水操作，进一步保证废气中除了氢气与氮气外没有多余的气体，方便后续对气体的提纯操作；对于混入空气而带入的氧气进行反应生成水后进行脱除；对提纯后的气体进行回收与利用即保证了资源的有效循环使用又避免气体直接排放造成安全与污染的问题；整个系统结构简单，各装置之间工作彼此独立互不干扰，保证废气处理的效率以及稳定性，同时避免废气直接排放，能够对废气中的气体进行回收使用，提高了经济使用价值；
28、(2)本专利技术中的预处理装置通过在反应池内设置过滤器对反应产生的沉淀与气体进行区分，避免气体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：所述废气预处理装置包括反应池，反应池与废气连通，且反应池内设置有过滤器，反应池的一端与水管连接，水通过水管进入到反应池内与废气发生反应。
3.根据权利要求2所述的一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：所述过滤器的过滤精度≤1微米。
4.根据权利要求1所述的一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：所述洗涤装置为洗涤塔，且洗涤塔内的PH值保持在7.0～8.0。
5.根据权利要求1所述的一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：所述吸附与脱水装置包括依次连接的吸附罐，尾气风机，脱氧炉和冷干机，所述吸附罐的底部与洗涤装置连接，吸附罐的顶部与尾气风机连接。
6.根据权利要求5所述的一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：所述吸附罐内从下往上依次填充有氢氧化钠层，活性氧化铝层，硅胶层和分子筛，所述氢氧化钠层厚度为30cm；活性氧化铝层厚度为40cm，硅胶层的厚度为20cm，分子筛的厚
7.根据权利要求5或6所述的一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：所述脱氧炉内温度在80℃～150℃，且脱氧炉内设置有温度传感器。
8.一种应用如权利要求1-7任一项权利要求所述的半导体外延工艺的废气处理系统的废气处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：所述废气预处理装置包括反应池，反应池与废气连通，且反应池内设置有过滤器，反应池的一端与水管连接，水通过水管进入到反应池内与废气发生反应。
3.根据权利要求2所述的一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：所述过滤器的过滤精度≤1微米。
4.根据权利要求1所述的一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：所述洗涤装置为洗涤塔，且洗涤塔内的ph值保持在7.0～8.0。
5.根据权利要求1所述的一种半导体外延工艺的废气处理系统，其特征在于：所述吸附与脱水装置包括依次连...
【专利技术属性】
技术研发人员：王耀亮，
申请(专利权)人：上海跃绅能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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