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Reinheitsgrad von über 99,9999 % von elementarem Silicium. Plus eigene TCS-Produktion.
Silicium ist ein häufiger Bestandteil vieler Mineralien. Es ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erdkruste. Elementares Silicium wird in unterschiedlichen Reinheitsgraden verwendet und klassifiziert. In der Solarindustrie wird Sisg (solar grade) hergestellt und verarbeitet. Die Verunreinigung ist kleiner als 0,0001 %. Zunehmend kommen auch höhere Reinheiten bis hin zu Sieg (electronic grade) in der Solarindustrie zur Anwendung.
Zu dem Leistungsportfolio der EPC Group zählen neben der Planung und Ausrüstungslieferung für TCS Synthese- sowie Vent-Gas-Recovery-Anlagen auch Rektifikationseinheiten, bei denen das Know-how erfahrener Experten gefragt ist. Zudem liefern wir Ihnen die Nebenanlagen, Infrastruktursysteme sowie Bauplanungsleistungen für komplette Fabriken. Produktionsverfahren für TCS und Polysilicium Um elementares Silicium im industriellen Maßstab zu gewinnen, wird Siliciumdioxid mit Aktivkohle in der Schmelze reduziert. Dieses Silicium ist ausreichend sauber für metallurgische Zwecke. Um polykristallines Silicium (Sisg) zu erhalten, muss das Silicium aber weiter gereinigt werden. Dies geschieht z.B. mit Hilfe des, von EPC weiterentwickelten, Siemens-Verfahrens.
Hierzu wird im ersten Schritt das metallurgische Silicium mit gasförmigem Chlorwasserstoff versetzt. Das daraus entstehende Trichlorsilan wird vom ebenfalls anfallenden Wasserstoff getrennt und in weiteren Destillationsschritten gereinigt. In dem darauf folgenden CVD-Prozess wird gasförmiges TCS in Abscheidereaktoren mit bis zu 54 heißen Siliciumstäben geleitet, an denen sich das Reinstsilicium anlagert. Der Produktionszyklus eines jeden CVD-Reaktors ist nach etwa 4 Tagen beendet und das polykristalline Silicium kann „geerntet“ werden. Als Nebenprodukt fällt Siliciumtetrachlorid an, das in einem Wirbelschichtreaktor wieder zu Trichlorsilan konvertiert und in den Produktionskreislauf zurückgeführt wird. Dieser Konvertierungsreaktor kann auch als die alleinige Quelle für TCS ausgelegt werden.
Polysilicium und TCS
EPC bietet die Turnkey-Anlagen für ihre PolySi-Produktion mit folgenden Vorteilen:
- Reinheitsgrad von über 99,9999 %, bei Bedarf auch electronic grade möglich
- Senkung der Gesamtproduktionskosten pro kg Si durch intelligente Revamp-Konzepte
- Verringerung des Gesamtenergieverbrauchs, z.B. durch Energierückgewinnung
- Eigene TCS-Produktion, Hauptversorgung durch hydrierende Konvertierung, einschließlich Trennung und Rektifikation
- Integration in den bestehenden Produktionsstandort und in die vorhandene Infrastruktur
- Ausdehnung der bestehenden Wertschöpfungskette (Ingots, Wafer, Zellen)
- Verbesserte Wettbewerbsfähigkeit auf dem Weltmarkt
Monosilan
Mit eigenen Tank-, Abfüll- und Verteileranlagen neue Standards für die Halbleiter-Zulieferindustrie.
Monosilan ist in seiner chemischen Struktur der einfachste Vertreter der Silane, auch Siliciumwasserstoffe genannt. Silane zählen zu der Stoffgruppe chemischer Verbindungen, die aus einem Silicium-Grundgerüst und Wasserstoff bestehen. Monosilan wird zur Abscheidung von Silicium und Siliciumnitridschichten in der Halbleiterfertigung oder bei der Herstellung von Solarzellen verwendet. EPC bietet Technologien zur kostengünstigen und effizienten Herstellung und Lagerung von Monosilan.
Der Einsatz von Spezialgasen wie Monosilan ist mit hohen Anforderungen an Reinheit und Anlagensicherheit verbunden. Wir entwickeln für unsere Kunden maßgeschneiderte und vor allem wirtschaftliche Lösungen auch für neue Fertigungstechnologien. Mit eigenen Tank-, Abfüll- und Verteileranlagen für Monosilan setzen wir für unsere Kunden neue Standards für die Halbleiter-Zulieferindustrie.
EPC Exclusives
Innovative Technologien über Trichlorsilan und Monosilan
Das Verfahren zur Herstellung von Reinstsilicium aus metallurgischem Silicium beruht auf der thermischen Zersetzung von hochrein rektifizierten Chlorsilanen bzw. Silanen zu Silicium, unter Abspaltung und Rückführung von gasförmigen Nebenprodukten. Die kommerziell übliche Technologie verläuft über die Herstellung von Trichlorsilan im Wirbelschichtreaktor aus metallurgischem Rohsilicium und Chlorwasserstoff mit anschließender mehrstufiger Rektifikation des Trichlorsilans bis zur erforderlichen Reinheit für die gewünschte Anwendung (solar grade, electronic grade). Bei der Verwendung von Trichlorsilan für die thermische Zersetzung zu Silicium bei 900 °C im CVD-Reaktor (chemical vapor deposition) entsteht ein Gemisch aus gasförmigen Nebenprodukten, welches zur Rückführung in den Prozess aufbereitet werden muss (vent gas recovery). Der von uns optimierte Prozess der Herstellung von Reinstsilicium über Monosilan bietet eine wesentlich höhere Effektivität (Temperaturen von lediglich ca. 600 °C, Abscheidegrad von nahezu 100 % im Vergleich zu 25 %). Die Gewinnung von Monosilan erfolgt durch Disproportionierung von Trichlorsilan mit Kreislaufführung der Disproportionierungsprodukte, Trichlorsilan wird also in beiden Verfahren benötigt.
Vent-Gas-Recovery-Anlagen inkl. Rektifikationseinheiten
Das Produktgasgemisch aus der thermischen Zersetzung von Trichlorsilan im CVD-Reaktor (chemical vapor deposition) muß wieder in seine Bestandteile zerlegt werden, um entsprechende Produktkreisläufe installieren zu können. Das Monosilan-Verfahren bedarf dieser Kreisläufe nicht, die Vent Gas Recovery ist aber ebenfalls Bestandteil unseres Leistungsspektrums.
Gefahrstofflager inkl. Monosilan-Lager & -Handlingssysteme
Das Monosilan-Synthesegas wird in vakuumisolierten Behältern bis zur weiteren Verarbeitung bzw. Abfüllung zwischengelagert. Die Behälter besitzen neben einem Druckaufbauverdampfer auch eine Kühlschlange im Inneren des Behälters, um eine Kühlung zu ermöglichen. Die Behälter sind eine Sonderanfertigung unserer Tochterfirma Cryotec, die sich auf kryogene Spezialanwendungen spezialisiert hat.
Optimierte Prozessführung durch Wirbelschichtreaktor-Technologie (FBR-Anlagen)
Sowohl bei der Herstellung von Trichlorsilan aus Rohsilicium mit HCl im Wirbelschichtreaktor als auch bei der Disproportionierung von Trichlorsilan entsteht insbesondere Siliciumtetrachlorid als Nebenprodukt. Die thermische Zersetzung von Trichlorsilan im CVD-Reaktor liefert ebenfalls erhebliche Mengen an Siliciumtetrachlorid. Das Siliciumtetrachlorid wird über einen sogenannten Konvertierungsreaktor mit Wasserstoff zum Trichlorsilan umgesetzt. Dieser Prozess kann homogen mit Wasserstoff bei ca. 1.000 °C in Graphitreaktoren geführt werden. Wir wenden die elegantere heterogene Prozessführung im Wirbelschichtreaktor unter Einspeisung von Silicium an.
