电子级多晶硅的生产工艺
多晶硅生产工艺流程简述
多晶硅生产工艺流程简述嘿，朋友们！今天咱来唠唠多晶硅生产工艺流程这档子事儿。
你想想看啊，多晶硅就像是我们盖房子的砖头，那可是构建各种高科技玩意儿的重要材料呢！生产多晶硅就好比一场奇妙的旅程。
首先呢，得有原材料硅石，这就像是做饭得有食材一样。
把硅石弄碎了，再进行一系列复杂的化学反应，就像厨师精心调配调料。
然后呢，经过各种处理，慢慢就有了初步的硅材料。
这就好比面团初步揉好了，还得继续加工呢。
接下来就是提纯啦！把那些杂质啥的都去掉，让硅变得纯纯的。
这感觉就像是把一颗宝石从石头堆里挑出来，得细心再细心。
再之后呢，就是一系列精细的操作，让多晶硅的品质越来越好。
就好像雕琢一件艺术品，每一刀都得恰到好处。
在这个过程中，工人们就像是神奇的魔法师，用他们的智慧和技术，把普通的硅石变成了闪闪发光的多晶硅。
你说这神奇不神奇？这可不是随随便便就能做到的，得有专业的设备，得有经验丰富的技术人员。
咱再打个比方，多晶硅生产就像是一场精彩的演出，每个环节都不能出错，不然这出戏可就演砸啦！每一道工序都得严谨认真，就像走钢丝一样，不能有丝毫马虎。
而且啊，这可不是一天两天就能学会的，得经过长时间的积累和实践。
就像学骑自行车，得摔几次跤才能真正掌握技巧呢。
多晶硅的用途可广泛啦，从太阳能电池到电子设备，到处都有它的身影。
想象一下，如果没有多晶硅，我们的生活得少多少便利和乐趣呀！所以说啊，多晶硅生产工艺流程真的太重要啦！它是科技发展的基石，是推动我们生活进步的重要力量。
我们可得好好珍惜这些来之不易的成果，也得感谢那些在背后默默付出的人们。
这就是多晶硅生产工艺流程的神奇之处，大家说是不是很有意思呢？。
电子级多晶硅的生产工艺
材料是经过了几代的改进，淘汰了许多工厂。只有
那些掌握了大规模生产技术和亚Ｐｂ Ｐ 级纯度多晶工
艺的 １ 家工厂在竞争中生存下来并且发展壮大。 ２ １２ 世界和中国多晶硅技术的比较 ． 世界多晶硅的生产技术以 Ｓ Ｃ 法为主，并 Ｉ Ｉ Ｈ ３ 已进入第三代闭环大生产。我国的生产也用 ＳＨ Ｉ －
比５ 还要危险，所以也不适合作多晶硅生产。 １ 氏 ２３ ５ 法 ． １ 氏
我国过去对硅烷法有研究 ，也建立 了小型工
ｉＩ ｓ Ｃ 还原时一般不生成硅粉， Ｈ３ 有利于连续操作。
为了提高沉积速率和降低电耗 ，需要解决气体动力 学问题和优化钟罩反应器的设计。反应器的材料可 以是石英也可以是金属的，操作在约为 ０１ ＭＰ ． ４ ａ
表 １ 硅烷法和氮硅烷法生长电子级多晶硅的比较
３ 电子级 多晶硅流程
三氯硅烷法经历了数十年的历史 ，许多工厂关 闭；有竞争力的工厂经过几度改造生存下来，提高
了产量， 有的年产量达到了４ ０ 一６ ０ ｔ 成本 ００ ００ ，
价格降至 ２ 美元众９ ０ 左右；其关键技术是由敞开
式生产发展到闭环生产。
分配反应迅速生成硅烷和副产品 Ｓ Ｚ ２ Ｉ Ｃ 。转换效 Ｈ１
ｉＩ ｓ Ｃ 法的最终多晶硅价格比较低，其沉积 Ｈ ：
速率比Ｓ ４ Ｉ 法约高 １ １ Ｃ 倍，安全性相对良好。多晶
中国工程科学 硅纯度完全满足直拉和区熔的要求 ，所以成为首选
第 ２卷
的生产技术。世界上 １ 家大公司均采用 Ｓ Ｃ Ｉ １ Ｈ ３ 法，只有一家美国 Ｅ Ｈ Ｌ公司使用 Ｓ ； ＴＹ Ｉ 法。我 Ｈ 国的多晶硅厂也以 Ｓ Ｃ 为宜。硅烷和氯硅烷法 Ｉ Ｉ Ｈ ： 生产电子级多晶硅的比较示于表 １ 。
２０ ０ ０年 １ ２月 第２ 卷第 １ 期 ２
多晶硅提炼方法
多晶硅提炼方法
多晶硅提炼方法是一种重要的工业生产技术，它是将硅石经过多道工序处理后，得到高纯度的多晶硅的过程。
多晶硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于电子、光电、太阳能等领域。
下面我们来了解一下多晶硅提炼方法。
多晶硅提炼方法主要分为两种：气相法和液相法。
气相法是将硅石加热至高温，使其分解为气态硅化物，然后在高温下沉积在晶体上，形成多晶硅。
液相法是将硅石与氢氧化钠或氢氧化钾等碱性物质混合，加热至高温，使硅石与碱性物质反应生成硅酸盐，然后通过还原反应得到多晶硅。
气相法的优点是生产效率高，可以得到高纯度的多晶硅，但是设备成本高，能耗大。
液相法的优点是设备成本低，能耗小，但是生产效率低，难以得到高纯度的多晶硅。
在实际生产中，多晶硅提炼方法还需要进行后续的加工处理，如切割、抛光、清洗等，以满足不同领域的需求。
同时，多晶硅的生产过程也需要注意环保问题，减少对环境的污染。
多晶硅提炼方法是一项重要的工业生产技术，它为电子、光电、太阳能等领域的发展提供了重要的材料基础。
未来，随着科技的不断进步，多晶硅提炼方法也将不断创新和完善，为人类的发展做出更大的贡献。
多晶硅生产工艺流程
多晶硅生产工艺流程多晶硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于光伏、集成电路等领域。
多晶硅的生产工艺流程主要包括原料准备、熔炼、晶体生长、切割、清洗等环节。
下面将详细介绍多晶硅的生产工艺流程。
首先，原料准备是多晶硅生产的第一步。
原料主要包括二氧化硅粉末和还原剂，其中二氧化硅粉末是多晶硅的主要原料，而还原剂则是用于将二氧化硅还原成硅的重要物质。
在原料准备阶段，需要对原料进行严格的筛选和配比，确保原料的纯度和稳定性。
接下来是熔炼环节。
在熔炼炉中，将原料进行高温熔融，使其形成硅液。
熔炼过程需要严格控制温度和气氛，以确保硅液的纯度和稳定性。
此外，熔炼过程中还需要对炉体进行保温和冷却，以确保炉内温度的稳定和均匀。
随后是晶体生长。
在晶体生长炉中，将硅液逐渐冷却结晶，形成多晶硅晶体。
晶体生长过程需要严格控制温度梯度和晶体生长速度，以确保晶体的质量和结晶度。
同时，还需要对晶体进行定向凝固，以获得所需的晶体形态和取向。
然后是切割环节。
将生长好的多晶硅晶体进行切割，得到所需尺寸和形状的硅片。
切割过程需要使用高精度的切割设备，确保切割的精度和表面质量。
同时，还需要对切割后的硅片进行表面处理，以去除切割产生的缺陷和污染。
最后是清洗环节。
将切割好的硅片进行清洗，去除表面的杂质和污染物。
清洗过程需要使用高纯度的溶剂和超纯水，确保硅片表面的清洁度和光洁度。
同时，还需要对清洗后的硅片进行干燥和包装，以确保其在后续工艺中的稳定性和可靠性。
综上所述，多晶硅生产工艺流程包括原料准备、熔炼、晶体生长、切割、清洗等环节。
每个环节都需要严格控制工艺参数，确保多晶硅的质量和性能。
多晶硅的生产工艺流程在不断优化和改进，以满足不同领域对多晶硅品质的需求，推动半导体产业的发展。
多晶硅生产工艺流程
多晶硅生产工艺流程多晶硅是一种用途广泛的工业材料，广泛应用于太阳能电池、集成电路、半导体等领域。
多晶硅的生产工艺流程主要包括原料制备、电炉熔炼、晶体生长、切片和加工等环节。
首先是原料制备环节。
多晶硅的主要原料是硅矿石，经过破碎、磨矿和洗选等工艺处理后，得到纯度较高的硅精矿。
然后将硅精矿与还原剂（通常为石油焦）按一定比例混合，经过球磨、混合搅拌、干燥等工艺，制备成混合料。
接下来是电炉熔炼环节。
混合料被装入电炉中，通过电阻加热进行熔炼。
电炉熔炼一般采用直流电弧炉，将石墨电极插入炉膛，通过电弧放电进行加热。
在炉内加热过程中，还原剂与硅矿石反应生成高纯度的硅气体，硅气体进一步沉积在电炉底部，形成多晶硅块。
然后是晶体生长环节。
多晶硅块被切割成合适大小的块状样品，放入石英坩埚中，加入适量的溶剂，并在真空条件下进行加热。
在加热的过程中，多晶硅块逐渐熔化，并逐渐结晶形成单晶硅棒。
晶体生长的过程需要严格控制温度、压力和气氛等参数，以确保晶体的纯度和质量。
然后是切片环节。
多晶硅棒经过冷却后，形成硬度较大的硅棒样品。
然后，硅棒样品被切割成薄片，常用的切割方法有线锯和切割盘。
切割得到的硅片需要进行表面处理，通常使用酸洗或化学机械抛光等方法，以去除表面的氧化物和杂质。
最后是加工环节。
切割得到的硅片经过清洗、干燥、检测等工艺处理后，可以按照需要进行加工。
常见的加工方法包括腐蚀、薄片择优、掺杂、扩散、光刻、薄膜沉积、金属化、封装等步骤，以制备出最终的多晶硅产品。
多晶硅的生产工艺流程复杂而精细，需要严格控制各个环节的参数和工艺条件，以确保产品的质量。
随着科技的不断发展，多晶硅的生产工艺也在不断改进和创新，以满足不同领域对多晶硅材料的需求。
多晶硅生产工艺
多晶硅生产工艺多晶硅被喻为光伏产业的“基石”，是硅产业链中极为重要的中间产品，也是集成电路和光伏产业最源头的环节，是发展电子信息产业和光伏产业的根基。
什么是多晶硅？多晶硅是元素硅的一种形式。
当熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格的形式排列成许多晶核。
如果这些晶核生长成不同晶向的晶粒，这些晶粒结合结晶成多晶硅。
多晶硅是由冶金级硅粉经过化学和物理提纯制成的。
多晶硅按纯度可分为太阳能级多晶硅和电子级多晶硅。
前者是生产太阳能光伏电池的基础材料；后者主要用于半导体行业和电子信息行业。
我国多晶硅生产技术难度大，投资成本高，发展相当缓慢。
所需的电子级多晶硅大部分依赖进口。
多晶硅生产工艺？1、改良西门子法改良西门子法是一种化学方法，首先利用冶金硅（纯度要求在99.5%以上）与氯化氢（HCl）合成产生便于提纯的三氯氢硅气体（SiHCl3，下文简称TCS），然后将 TCS 精馏提纯，最后通过还原反应和化学气相沉积（CVD）将高纯度的TCS转化为高纯度的多晶硅，还原后产生的尾气进行干法回收，实现了氢气和氯硅烷闭路循环利用。
改良西门子法包括五个主要环节：即 SiHCl3合成、SiHCl3精馏提纯、SiHCl3的氢还原、尾气的回收和SiCl4的氢化分离。
改良西门子法是目前生产多晶硅最为成熟、最容易扩建的工艺；目前，全球80%以上的多晶硅企业采用改良西门子法（闭环式三氯氢硅还原法）生产多晶硅，该法生产电子级多晶硅具有一定的优势，其沉积速率较快，安全性能较好，但是相比硅烷法（SiH4分解法）具有能耗高、副产品量较高、投资成本大等缺点。
2、硅烷法硅烷法制备多晶硅主要技术是将冶金级硅粉与四氯化硅和氢气转化为三氯氢硅，再将三氯氢硅通过精馏工序提纯及歧化反应，生成电子级硅烷气送至多晶硅反应器，通过化学气相沉积(CVD)生长成多晶态硅棒。
硅烷法是利用硅烷热分解的方法制备多晶硅，反应温度低，原料气体硅烷易提纯，杂质含量可以得到严格的控制。
多晶硅的生产工艺及研究
多晶硅的生产工艺及研究1.引言多晶硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于太阳能电池、集成电路和微电子设备中。
它具有较高的电导率和热导率，因此在能源转换和电子器件方面具有巨大的应用潜力。
本文将介绍多晶硅的生产工艺及相关研究。
2.多晶硅的制备方法多晶硅的制备方法通常包括以下几个步骤：2.1原料制备：将硅砂经过粉碎、筛分和洗涤等处理，得到纯度较高的硅粉。
2.2单晶硅的生长：将硅粉在高温环境下进行还原反应，得到单晶硅块。
2.3多晶硅的制备：将单晶硅块经过熔化、晶化和切割等处理，得到多晶硅块。
2.4多晶硅片的制备：将多晶硅块经过切割、抛光和清洗等处理，得到多晶硅片。
3.多晶硅的电化学沉积法电化学沉积法是一种制备多晶硅的重要方法。
它利用电解质中的离子进行电极反应，沉积出多晶硅薄膜或纳米颗粒。
该方法具有简单、可控性强和成本低等优点，广泛应用于太阳能电池和微电子器件中。
4.多晶硅的激光熔化法激光熔化法是一种利用激光高能量密度对硅材料进行局部熔化和凝固的方法。
该方法可以获得高纯度、低缺陷的多晶硅薄膜，并具有较高的结晶度和电学性能。
该方法广泛应用于太阳能电池的制备中。
5.多晶硅的晶体生长技术多晶硅的晶体生长技术是一种通过控制晶界生长来提高多晶硅的结晶质量和电学性能的方法。
该技术包括定向凝固法、温度梯度法和溶液热法等。
这些方法通过调节温度梯度和晶体生长速度等参数，可以获得较大晶界能量和较高的晶界能垂直度，从而提高多晶硅的结晶质量和电学性能。
6.多晶硅的表面处理技术多晶硅的表面处理技术是一种通过改变表面形貌和化学性质来改善多晶硅的光吸收性能和光电转换效率的方法。
常用的表面处理技术包括湿法刻蚀、化学气相沉积和表面涂覆等。
这些技术可以形成纳米结构、提高表面反射率和降低表面缺陷密度，从而提高多晶硅的光吸收性能和光电转换效率。
7.多晶硅的尺寸效应研究多晶硅的尺寸效应研究是一种通过调控多晶硅的尺寸和形貌来改善其电学性能和光电转换效率的方法。
多晶硅生产流程
多晶硅生产流程
多晶硅的生产流程主要包括以下几个环节：
1. 原料制备：多晶硅的主要原料是硅矿石，经过破碎、磨矿和洗选等工艺处理后，得到纯度较高的硅精矿。
然后将硅精矿与还原剂（通常为石油焦）按一定比例混合，经过球磨、混合搅拌、干燥等工艺，制备成混合料。
2. 电炉熔炼：混合料被装入电炉中，通过电阻加热进行熔炼。
3. 晶体生长：熔炼后的硅熔体经过一定时间的冷却凝固，形成晶体。
这一过程需要精确控制温度、压力等参数，以确保晶体的质量和一致性。
4. 切片和加工：形成的晶体经过切片和加工，得到多晶硅块。
这个过程可能需要进一步处理，如清洗、抛光和筛选等，以确保产品的质量和规格。
另外，还有一些特殊的方法可以用于多晶硅的生产，例如流化床法和硅烷法。
流化床法以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。
制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。
而硅烷法则是将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。
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2000年12月第2卷第12期中国工程科学EngineeringScienceDec12000Vol12No112
院士论坛
[收稿日期] 2000-09-19;修回日期 2000-10-23[作者简介] 梁骏吾(1933-),男,湖北武汉市人,中国工程院院士,中国科学院半导体研究所研究员
电子级多晶硅的生产工艺梁骏吾(中国科学院半导体研究所,北京 100083)
[摘要]
就建设1000t电子级多晶硅厂的技术进行了探讨。对三氯氢硅法、四氯化硅法、二氯二氢硅法和硅
烷法生产的多晶硅质量、安全性、运输和存贮的可行性、有用沉积比、沉积速率、一次转换率、生长温度、电耗和价格进行了对比;对还原或热分解使用的反应器即钟罩式反应器、流床反应器和自由空间反应器也进行了比较。介绍了用三氯氢硅钟罩式反应器法生产多晶硅三代流程。第三代多晶硅流程适于1000t/a级的电子级多晶硅生产。[关键词]
多晶硅;三氯氢硅法;硅烷法;流程;生产
笔者在文献[1]中讨论了电子级多晶硅的需求,世界及中国电子级多晶硅的生产能力,市场竞争形势,多晶硅的体纯度和表面纯度以及生产成本。提出了占领市场必须具备的质量标准,能源消耗和材料消耗指标以及最终生产成本。本文将进一步讨论目前电子级多晶硅的各种关键技术和这些技术对比,从而提出在建设我国1000t电子级多晶硅工厂的技术建议。1 多晶硅技术的特殊性及我国的差距111 多晶硅技术的特殊性电子级多晶硅的发展经历了将近50年的历程。各国都在十分保密的情况下发展各自的技术。国外有人说参观一个多晶硅工厂甚至比参观一个核工厂还要难,可见其保密性之严。电子级多晶硅的特点是高纯和量大,其纯度已达很高级别:受主杂质的原子分数仅为5×10-11,施主杂质的原子分数为15×10-11(国外的习惯表示法分别为50ppt和150ppt)。其生产能力于1965年达30t/a,1988年上升到5500t/a,2000年已达到26000t/a,这在凝聚态物质中是首屈一指的。生产如此大量的超纯材料是经过了几代的改进,淘汰了许多工厂。只有那些掌握了大规模生产技术和亚ppb级纯度多晶工艺的12家工厂在竞争中生存下来并且发展壮大。112 世界和中国多晶硅技术的比较世界多晶硅的生产技术以SiHCl3法为主,并已进入第三代闭环大生产。我国的生产也用SiH2Cl3,但尚处于第一代小规模生产,第三代闭环技术尚处于100t的试验阶段。我国生产能力约100
t/a,而国外工厂如德山曹达为4000t/a,Wacker为4200t/a,Hemlock为6200t/a
[2]
,差距甚大。
从生产多晶硅的反应器来看,我国只有小型钟罩式,国外钟罩式反应器直径已达3m,并且还有流床反应器和自由空间反应器,大大提高了生产效率。我国尚未开展后两者的研究。国外有完善的回收系统,生产成本低,氢耗、氯耗、硅耗、电耗均优于国内。一般直拉硅用多晶有相当数量由国外进口,区熔用特别高纯多晶硅原料更依赖进口。我国多晶硅的质量和成本均落后于先进水平,因此未来的我国大型电子级多晶硅厂必需采用世界先进技术。2 主要的多晶硅生产技术选择经过数十年的研究和生产实践,许多方法被淘汰,如以Ca,Mg或Al还原SiO4;Zn,Al或Mg还原SiCl2法等;剩下的是硅烷分解法和氯硅烷还原法。下面我们讨论这几种方法的优劣[3]。211 SiCl4法氯硅烷中以SiCl4法应用较早,所得到的多晶硅纯度也很好,但是生长速率较低(4～6μm/min),一次转换效率只有2%～10%,还原温度高(1200℃),能耗高达250kW・h/kg,虽然有纯度高安全性高的优点,但产量低。早期如我国605厂和丹麦Topsil工厂使用过,产量小,不适于1000t级大工厂的硅源。目前SiCl4主要用于生产硅外延片。212 SiH2Cl2法SiH2Cl2也可以生长高纯度多晶硅,但一般报道只有～100Ω・cm,生长温度为1000℃,其能耗在氯硅烷中较低,只有90kW・h/kg。与SiHCl3相比有以下缺点:它较易在反应壁上沉淀,硅棒上和管壁上沉积的比例为100∶1,仅为SiHCl3法的1%;易爆,而且还产生硅粉,一次转换率只有17%,也比SiHCl3法略低;最致命的缺点是SiH2Cl2危险性极高,易燃易爆,且爆炸性极强,与空气混合后在很宽的范围内均可以爆炸,被认为比SiH4还要危险,所以也不适合作多晶硅生产。213 SiH4法我国过去对硅烷法有研究,也建立了小型工厂,但使用的是陈旧的Mg2Si与NH4Cl反应(在NH3中)方法。此方法成本高,已不采用。用钠和四氟化硅或氢化钠和四氟化硅也可以制备硅烷,但是成本也较高。适于大规模生产电子级多晶硅用的硅烷是以冶金级硅与SiCl4逐步反应而得。此方法由UnionCarbide公司发展并且在大规模生产中得到应用,制备1kg硅烷的价格约为8～14美元。硅烷生长的多晶硅电阻率可高达2000Ω・cm(用石英钟罩反应器)。硅烷易爆炸,国外就发生过硅烷工厂强烈爆炸的事故。现代硅烷法的制备方法是由SiCl4逐步氢化:SiCl4与硅、氢在3155MPa和500℃下首先生成Si2HCl3,再经分馏/再分配反应生成SiH2Cl2,并在再分配反应器内形成SiH3Cl,SiH3Cl通过第三次再分配反应迅速生成硅烷和副产品SiH2Cl2。转换效率分别为20%～2215%,916%及14%,每一步转换效率都比较低,所以物料要多次循环。整个过程要加热和冷却,再加热再冷却,消耗能量比较高。硅棒上沉积速率与反应器上沉积速率之比为10∶1,
仅为SiHCl3法的1/10。特别要指出,SiH4分解时容易在气相成核。所以在反应室内生成硅的粉尘,
损失达10%～20%,使硅烷法沉积速率仅为3～8
μm/min。硅烷分解时温度只需800℃,所以电耗
仅为40kW・h/kg,但由于硅烷制造成本高,故最终的多晶硅制造成本比SiHCl3法要高。用钟罩式反应器生长SiH4在成本上并无优势,加上SiH4的安全问题,我们认为建设中国的大硅厂不应采取钟罩式硅烷热分解技术。硅烷的潜在优点在于用流床反应器生成颗粒状多晶硅。214 SiHCl3法
SiHCl3法是当今生产电子级多晶硅的主流技
术[4],其纯度可达N型2000Ω・cm,生产历史已
有35年。实践证明,SiHCl3比较安全,可以安全地运输,可以贮存几个月仍然保持电子级纯度。当容器打开后不像SiH4或SiH2Cl2那样燃烧或爆炸;
即使燃烧,温度也不高,可以盖上。SiHCl3法的有用沉积比为1×103,是SiH4的100倍。在4种方法中它的沉积速率最高,可达8～10μm/min。一次通过的转换效率为5%～20%,在4种方法中也是最高的。沉积温度为1100℃,仅次于SiCl
4
(1200℃),所以电耗也较高,为120kW・h/kg。
SiHCl3还原时一般不生成硅粉,有利于连续操作。
为了提高沉积速率和降低电耗,需要解决气体动力学问题和优化钟罩反应器的设计。反应器的材料可以是石英也可以是金属的,操作在约为0114MPa
的压力下进行,钟罩温度≤575℃。如果钟罩温度过低,则电能消耗大,而且靠近罩壁的多晶硅棒温度偏低,不利于生长。如果罩壁温度大于575℃,
则SiHCl3在壁上沉积,实收率下降,还要清洗钟罩。国外多晶硅棒直径可达229mm。国内SiHCl3法的电耗经过多年的努力已由500kW・h/kg降至200
kW・h/kg,硅棒直径达到100mm左右。要提高产品质量和产量,必需在炉体的设计上下功夫,解决气体动力学问题,加大炉体直径,增加硅棒数量。SiHCl3法的最终多晶硅价格比较低,其沉积
速率比SiCl4法约高1倍,安全性相对良好。多晶
53第12期梁骏吾:电子级多晶硅的生产工艺 硅纯度完全满足直拉和区熔的要求,所以成为首选的生产技术。世界上11家大公司均采用SiHCl
3
法,只有一家美国ETHYL公司使用SiH4法。我国的多晶硅厂也以SiHCl3为宜。硅烷和氯硅烷法生产电子级多晶硅的比较示于表1。表1 硅烷法和氯硅烷法生长电子级多晶硅的比较Table1 Comparisonofrankingsofsilaneandchlorosilanesmethodstoproduceelectronic2gradepolysilicon参数SiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH4多晶硅纯度3优333优3333良优安全性优良差差运输可行可行不可不可存贮可行可行不可少量有用沉积比331×1041×1031×10210沉积速率/μm・min-14～68～125～83～8一次通过转换率/%2～105～2017/生长温度/℃120011001000800电耗/kW・h・kg-1钟罩反应器2501209040流床反应器-30-10价格钟罩反应器较低较低高高流床反应器---最低3指钟罩反应器生长的多晶硅;33有用沉积比=棒上沉积量/钟罩上沉积量;333基磷含量高而基硼含量低;3333基硼含量高而基磷含量低3 电子级多晶硅流程三氯硅烷法经历了数十年的历史,许多工厂关
闭;有竞争力的工厂经过几度改造生存下来,提高了产量,有的年产量达到了4000～6000t,成本价格降至20美元/kg左右;其关键技术是由敞开式生产发展到闭环生产。311 第一代SiHCl3的生产流程
适用于100t/a以下的小型硅厂以HCl和冶金级多晶硅为起点,在300℃和0145MPa下经催化反应生成。主要副产物为SiCl4和SiH
2Cl2,
含量分
别为512%和114%,此外还有119%较大分子量的氯硅烷[4](图1)。生长物经沉降器去除颗粒
,
再经过冷凝器分离H2,H2经压缩后又返回流床反应器。液态产物则进入多级分馏塔(图1只绘出1
个),将SiCl4、SiH2Cl2和较大分子量的氯硅烷与SiHCl3分离。提纯后的SiHCl3进入储罐。SiHCl3
在常温下是液体,由H2携带进入钟罩反应器,在
加温至1100℃的硅芯上沉淀。其反应为:
SiHCl3+H2→Si+3HCl(1
)
2SiHCl3→Si+SiCl4+2HCl(2)
图1 第一代多晶硅生产流程示意图Fig11 Flowchartofthefirstgenerationelectronicgradepolysiliconplant
式(1)是使我们希望唯一发生的反应,但实际上式(2)也同时发生。这样,自反应器排出气体主要有4种,即H2、HCl、SiHCl3和SiCl4。第一代多晶硅生产流程适应于小型多晶硅厂。回收系统回收H2、HCl、SiCl4和SiHCl3。但SiCl4和HCl
不再循环使用而是作为副产品出售,H2和SiHCl
3
则回收使用。反应器流出物冷却至-40℃,再进一
步加压至0155MPa,深冷至-60℃,将SiCl4和