氯化铵尾气结晶处理技术方案

氮化镓(GaN)半导体材料生长及其硬件系统，具体涉及一种在有氯化氢(HCL)与氨气(NH3)参与的化学反应和有氯化铵生成的化学反应。

目前第三代半导体已经崛起，第三代半导体材料是以GaN、AlN、InGaN和AlGaN等为主的III-V族氮化物材料，同时又被称为GaN基材料。其中GaN、AlN具有禁带宽、电子饱和速率高、击穿电压高、介电常数小、热稳定性好和化学性能稳定等优点。而且GaN基材料是直接带隙宽禁带半导体材料，其直接带隙可以覆盖1.9-6.2eV，是制作背光源、蓝光LED、紫光LED、白光LED、蓝光LD和紫光LD等器件的良好器材。

GaN是GaN基材料的代表，它的制备方法是多种多样，比如金属有机物气相外延法(MOCVD)、高温高压合成法、分子束外延法(MBE)和氢化物气相外延法等。但要满足行业对数量和质量的需求，HVPE方法倍受青睐。HVPE的主要优势在于设备简单，生长便于控制，能够生长厚膜，而且生长的厚膜位错密度小，剥离后容易得到质量优良的自支撑氮化镓衬底。

使用氢化物气相外延(HVPE)法制备GaN，其主要的反应式如下：

1、2Ga+2HCl＝2GaCl+H2

2、GaCl+NH3＝GaN+H2+HCl

在理论上是这两个反应，但在实际过程中会有附带的反应发生，尤其是为了提高GaN生长速率，在HCL和NH3的通入量上都是成倍的增加，如此没有反应完的NH3就会和通入的HCL或者生成的HCL发生反应，生成NH4Cl，反应式如下：

HCl+NH3＝NH4Cl

当温度降到337.8℃以下，就会有固体生成，气体中就有尘埃，在腔体内部和管道内部沉积下来。

目前在GaN的制备过程中，NH4Cl的产生是难以避免的，也还没有良好的方法去除NH4Cl。因此系统中固体NH4Cl的生成严重影响了GaN材料生长，设备的维护周期急剧缩短，维护频率增大，消耗大量时间，GaN设备长期处于维护中，设备利用率降低，GaN生产成本大幅度增加，不利于GaN的商业化生长。

为了解决氢化物气相外延(HVPE)过程中，由于氯化铵副产物的生成，尾气中含有大量的氯化铵(NH4Cl)粉尘，堵塞后续管道，使维护频率居高不下，设备闲置时间过长，设备利用率过低的问题，提供一套氮化镓生长尾气处理思路，并设计处理一套尾气处理设备，是先加热尾气，然后冷却尾气，沉积主要副产物氯化铵，过滤尾气；硬件设计出了一种冷却沉积设备。

含氯化铵尾气的处理方法，并设计出了一套尾气处理设备。中采用了对反应后混合气体加热和降温的方式，控制NH4Cl粉尘生成和沉积的场所，并设计出一种冷却和沉积设备，有效的过滤掉了反应后尾气中的氯化铵粉尘。解决半导体材料生长，尤其是HVPE生长GaN过程中，反应腔内生成氯化铵固体难以清理的难题。达到尾气中无粉尘，保证主反应后续的腔体和管道不被堵塞，使设备的有效生命时间尽可能长的处于半导体材料生长上，提高设备利用率，降低材料生长的成本。氯化铵结晶堵塞设备腐蚀烟道壁面处理方法：

针对烟气尘源氯化铵结晶堵塞设备腐蚀烟道壁面，将烟气温度急冷至75℃，采用200目左右的消石灰粉作为吸附剂，吸附烟气中的水分及氯化铵结晶体。氧化钙粉料从料仓内排出后经给料装置后，通过给料控制装置调节输送氧化钙量大小，再在压缩空气的作用下经过气动溜槽均匀输送到预除尘装置中；氧化钙粉料在预除尘装置中，成为飘浮状，与反向进入的高流速烟气充分混合接触、反应、表面吸附，去除烟气中的水蒸气, 氯化铵结晶等。含有害物质烟气在预除尘装置中经过氢氧化钙吸附后，含吸附物的氢氧化钙、烟尘颗粒及烟气进入油水预除尘旋风烟气吸附捕集器装置系统进行气固分离过滤，过滤净化后的烟气经引风机直接进入塑烧板除尘器（或布袋除尘器）