多晶硅还原炉内的8大反应
多晶硅还原生产常见问题及控制对策分析
多晶硅还原生产常见问题及控制对策分析摘要：目前，通常使用改进的西门子方法生产多晶硅。
作为多晶硅生产的关键设备，回转窑主要由底盘、喷嘴、电极和电极冷却水输入/输出管、钟摆壳体冷却水输入/输出管等组成。
在实际生产中，由于重心偏移或沉积物生长过程中性能不佳，熔炉中的多晶硅棒经常会倾斜、断裂或断裂，因此多晶硅棒会落到内壁或外壳上从而导致生产被迫中断，直接对回转窑造成严重破坏，不仅严重影响到单回转窑的生产效率，而且还造成高温多晶棒之间的直接碰撞。
在此过程中，一些金属杂质混入硅条中，增加了多晶制成品污染的可能性，另一方面增加了员工的工作量。
关键词：多晶硅还原生产光伏产业改良西门子法引言太阳能光伏产业作为新能源产业体系结构中较为成熟的产业，将在碳中和的背景下进一步扩大，成为实现“双碳”目标的重要保障。
多晶硅是制造集成电路、太阳能光伏等的关键材料。
因此，多晶硅生产企业提供了机会，但也面临着越来越大的压力，因为市场对多晶硅质量的要求不断增加。
只有不断提高产品质量，实行节能减排的封闭循环，我们才能实现可持续发展。
1还原尾气回收工艺还原过程中产生的废气储存在氯-硅烷罐中，大多数氯-硅烷冷凝液在压力下冷却。
冷凝液的这一部分随吸收塔的加热液送入HCl脱盐塔，塔顶与HCl分离，送入加氢工艺；塔上的锅炉将液态硅烷的氯分离出来，并将其部分送到氯气储罐区，部分送到HCl吸收塔作为吸附剂。
废气还原冷却的非冷凝气体除了HCl和H2之外，还含有少量氯硅烷。
压缩机加压冷却后，进入吸收塔，将HCl气体和氯硅烷杂质吸收到非冷凝气体中，得到较纯的H2。
H2循环的这一部分仍然含有少量氯硅烷和少量氯氟烃，这些物质随后被吸附到吸附塔的活性碳上，然后用于还原和氢过程。
2多晶硅还原生产常见问题2.2还原生产有硅油产生多晶硅生产一旦开始，硅油往往更为常见，特别是当还原炉内部温度不是很高而产生石英板、底盘、风箱、炉管等矿床时。
硅油出现时，硅化合物丢失，这是多晶硅生产接收率下降的直接原因。
多晶硅还原炉
专利名称：多晶硅还原炉
专利类型：实用新型专利
发明人：吴锋,黄金发,韩秀娟申请号：CN202120443526.2申请日：20210301
公开号：CN216191105U
公开日：
20220405
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了多晶硅还原炉。
该多晶硅还原炉包括：炉体；以及炉顶，所述炉顶设在所述炉体的顶部，所述炉顶的内表面设有热反射涂覆层。
该多晶硅还原炉的炉顶内表面设有热反射涂覆层，由此，可以有效地将热量反射至硅棒顶部，从而提高硅棒顶部的温度，使该部分硅棒的温度与硅棒整体一致，对该部分硅棒的沉积起到积极作用，进而有效提高产品的良率。
申请人：江苏鑫华半导体材料科技有限公司
地址：221004 江苏省徐州市经济技术开发区杨山路66号
国籍：CN
代理机构：北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：肖阳
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西门子法多晶硅还原炉气相沉积反应探讨
若 能 从 这些 不 确 定情 况 中简化 出
从Ｓ ＨＣ１ ｉ ３ 到二 氯硅 烷 （ ｉ Ｃ ２再 到 Ｓ Ｈ２ １） 硅 的反应 规律 ， 能够 完 成多 晶硅 生 就 产全 系统 的物 料 能量平 衡计 算 ， 而 从
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西 门子 法 多 晶硅 还 原炉 气 相 沉积 反应 探 讨
■ 文／ 李 汉 华陆工程科技 有限 责任公 司
自西 门子 公 司 在 ２ 世 纪 ５ 年 代 ０ ０ 发明 了采用提纯 的三氯氢硅 （ｉ Ｃ Ｓｌ １）
在 氢 气 （ ） 氛 下 在 加 热 的 硅芯 表 Ｈ：气 面反应沉 积多 晶硅 的方法—— 西 门子
渐 增强 ， 但是对 全厂 物料 中“ （ ） 、 硅 Ｓｉ”
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Ｄｅ ｏｉｉｎ， ｐ ｓｔｏ 简称 Ｃ 反应器）也就是 ＶＤ ， 通常说 的还原炉 ， 它的操作控制水平直 接 关系到 多晶硅 的产 量 、 成本及质量 。
ＣＶＤ反应器 的产能是 由硅元素沉积效
收” ， 硅烷外送 ； ｉ 后 氯 ②Ｓ ＨＣ１ 厂家提
率 即常说 的有效转化率决定的 ， 国外资 料显示有 效转化率最高可到 １％， 目 ６ 而
加压 下 操作 ， 温 下Ｓｉ Ｃ１的硅沉 高 Ｈ ３
多晶硅还原生产常见问题及控制对策分析
多晶硅还原生产常见问题及控制对策分析摘要：在多晶硅生产中，还原工序是非常关键的一个环节，其工艺控制水平和产品质量都会对最终的多晶硅产品产生很大影响。
在生产过程中，由于还原炉的高温、高负荷、高压、高密度、长时间的运行，导致还原炉温度、压力、流量等参数剧烈波动，很容易引起还原炉出现热冲击、热断裂等问题，从而使还原炉经常发生故障。
这些故障如果处理不好，会直接影响到多晶硅产品的质量和产量，甚至会引起安全事故。
本文通过分析多晶硅还原生产常见问题和解决对策，发表几点看法，以供相关单位参考。
关键词：多晶硅还原生产常；问题；控制对策近年来，随着国家的快速发展，与之对应的是，我国的光伏产业和半导体行业也得到了快速的发展，同时也带来了对多晶硅原料的巨大需求。
多晶硅是一种主要的半导体材料，其产量及品质将会对整个晶体硅行业的发展产生深远的影响。
当前，西门子工艺技术是多晶硅产品生产制取的主要方式，尽管该流程技术相对比较成熟，更适合于工化业应用，但是其在制备中仍然面临一系列的问题，如：沉积硅与硅芯表面粘合性差，还原炉倒棒现象严重等，这些严重制约了该流程的发展与改进[1]。
本论文以目前多晶硅生产工艺中存在的问题为切入点，对其工艺控制措施展开了详细的分析和论述，主要包括以下几个方面。
1.多晶硅还原生产工艺概述多晶硅生产中改良西门子法是其中一项西门子工艺，它在1100摄氏度的高纯度的硅芯中，采用高纯度的氢气来还原高纯三氯化氢，然后在硅芯上形成一层完整的多晶硅。
该改进的西门子工艺，是在传统西门子流程基础上的革新，具有节能、可回收等特点，在生产过程中会产生氢气、氯化氢、氯化钠等副产物，并产生大量的热能。
采用此改进的西门子工艺，在多晶硅的生长过程中，大部分都是在还原炉内部操作过程中进行的。
还原炉包含了底盘、炉筒等部分，在这些部分中，底盘上有分布电极分布，常用的几对棒还原炉正是以电极对数命名的，比如，常用的有24对棒还原炉和36对棒还原炉。
多晶硅还原生产常见问题及控制对策分析
多晶硅还原生产常见问题及控制对策分析摘要：近年来，我国的光伏产业有了很大进展，在光伏产业中，多晶硅的应用十分广泛。
在全球范围内新能源越来越受重视的背景下，多晶硅行业取得了快速发展的契机，在短短几年里取得了繁荣与发展，同时呈现出过剩现象。
在多晶硅生产过程中，还原生产工艺是最为关键的工艺。
本文首先对多晶硅还原生产工艺概述，其次探讨了多晶硅还原生产常见问题，最后就多晶硅还原生产问题的控制对策进行研究，以期为多晶硅生产提供参考。
关键词：多晶硅；还原生产；光伏产业引言太阳能光伏产业，作为新能源产业结构体系中发展较为成熟的产业，在碳中和背景下规模将进一步扩大，并成为“双碳”目标得以实现的重要保证。
多晶硅是制造集成电路、光伏太阳能等的关键材料。
因此，多晶硅生产企业迎来了机遇，但也面临更大的压力，因为市场对多晶硅品质的要求在不断提高。
只有不断提升自身的产品质量，实现闭式循环节能减排，才能长久持续发展。
1多晶硅还原生产工艺概述多晶硅生产中改良西门子法是其中一项西门子工艺，在1100℃高纯硅芯中，使用高纯氢还原高纯三氯氢硅，硅芯上方完成多晶硅沉积在。
这种改良西门子工艺，是以传统西门子工艺为前提进行创新，具备节能降耗、可回收利用的特征，多晶硅生产期间同时有H2、HCl、SiCl4一类的副产物和副产热能产生。
使用这种改良西门子法，多晶硅生长阶段多是在还原炉内部操作完成。
还原炉包括底盘、炉筒，其中底盘上有分布电极分布，常见的若干对棒还原炉即根据电极对数得名，例如常见的有24对棒还原炉和36对棒还原炉。
还原炉底盘在多晶硅重量承载这一方面是不可或缺的部件，也负责承担供电和物料进出、物料分布等，利用底盘的绝缘材料、冷却介质流通管路等，即可实现以上一系列操作功能。
还原炉炉筒对于多晶硅而言，也是非常必要的生长空间，还原炉炉筒高度、空间，都会对多晶硅实际产能、电耗指标等造成影响，利用炉筒视镜、冷却介质进回路，便可达到温度与多晶硅生长过程的实时监测目的，并实现设备的冷却。
多晶硅生产设备技术考核试卷
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.多晶硅生产过程中，以下哪些因素会影响产品的纯度？（）
A.原料纯度
B.还原炉温度
C.提纯工艺
D.切割技术
2.以下哪些设备属于多晶硅生产的主要设备？（）
A.还原炉
B. CVD炉
A. 1000℃
B. 1500℃
C. 2000℃
D. 2500℃
9.以下哪个因素会影响多晶硅的品质？（）
A.温度
B.压力
C.氢气流量
D.所有以上因素
10.多晶硅生产设备中，破碎机的作用是什么？（）
A.破碎硅棒
B.破碎氢气
C.破碎氯化氢
D.破碎还原炉
11.以下哪种技术不属于多晶硅生产设备技术？（）
A.还原技术
C.制备硅片
D.硅片加工
15.以下哪种气体用于多晶硅生产中的CVD过程？（）
A.氩气
B.氢气
C.硅烷
D.氯化氢
16.多晶硅生产中，拉晶速度对硅片品质有何影响？（）
A.速度越快，品质越好
B.速度越慢，品质越好
C.速度与品质无关
D.速度影响硅片的尺寸
17.以下哪个设备不属于多晶硅生产设备？（）
A.还原炉
A.清洗机
B.抛光机
C.打磨机
D.涂覆机
19.以下哪些因素会影响多晶硅生产的经济效益？（）
A.原材料成本
B.能源成本
C.设备折旧
D.市场需求
20.在多晶硅生产中，以下哪些做法有助于提高生产安全？（）
A.对员工进行安全培训
B.设立安全警示标志
多晶硅还原炉雾化原理 -回复
多晶硅还原炉雾化原理-回复多晶硅还原炉是多晶硅生产过程中至关重要的设备之一。
在多晶硅的生产中，多晶硅还原炉起到了关键的作用，通过雾化原理实现多晶硅的还原反应。
本文将详细介绍多晶硅还原炉雾化原理，以及其在多晶硅生产过程中的应用。
一、多晶硅的还原反应多晶硅的生产主要是通过将二氧化硅（SiO2）还原为纯净的多晶硅（Si）。
多晶硅还原反应可以简化为以下化学反应方程式：SiO2 + 2C →Si + 2CO其中，SiO2代表二氧化硅，C代表碳，Si代表多晶硅，CO代表一氧化碳。
这个反应在高温和特定气氛条件下进行，通常使用炉内加热元件提供足够的热量，使碳与二氧化硅反应生成多晶硅和一氧化碳。
二、多晶硅还原炉雾化原理多晶硅还原炉内的雾化原理是通过将炉内的原料气体雾化形成微小颗粒，增加气体与固体颗粒的接触面积，从而提高反应速率和效率。
在多晶硅还原炉中，常使用三元雾化原理进行雾化。
1. 空气雾化三元雾化原理的第一步是空气雾化，即将空气作为雾化介质。
在多晶硅还原炉中，通过喷嘴将空气喷入炉内，形成高速气流。
这种高速气流会把附着在炉壁上的碳粉末带入气流中。
2. 氧化雾化三元雾化原理的第二步是氧化雾化，即将氧化剂喷入炉内。
在多晶硅还原炉中，氧化剂常使用空气中的氧气。
在高温条件下，氧气与炉内的碳粉末反应，产生一氧化碳。
3. SiO2雾化三元雾化原理的第三步是SiO2雾化，即将二氧化硅雾化。
由于二氧化硅的熔点较高，无法直接雾化。
因此，在多晶硅还原炉中，常使用三氯硅（SiCl4）作为二氧化硅的前驱体。
SiCl4在高温条件下，与炉内的一氧化碳反应生成SiO2和Cl2。
通过以上三个步骤的连续反应，实现了多晶硅的还原过程。
雾化原理的应用使反应过程更加高效，增加了反应的接触面积，提高了反应速率和产量。
三、多晶硅还原炉雾化原理的应用多晶硅还原炉雾化原理在多晶硅的生产中具有重要的应用价值。
通过雾化原理，可以实现以下几个方面的优化。
1. 反应速率提高：雾化原理使得反应物质的接触面积增大，反应速率明显提高。
多晶硅还原反应的影响因素
2
多晶硅还原反应的影响因素
三氯氢硅在 900～1050℃范围内以热分解为主，在 1050～1200℃之间以氢还原为主。 但这只是一个大致的趋势，其实在 900～1050℃范围内也会有氢还原反应发生。三氯氢硅 反应温度较四氯化硅的略低，因此可以相应减少还原炉设备杂质挥发所引起的污染。
个分子，如果是气体，则 1 摩尔气体在标准状态下 (温度为 0 ℃，压力为 1 个大气压)的体
积为约 22.4 升。物质的摩尔数(m)与质量的关系为:
如果质量的单位为 kg，则算出的摩尔数单位为千摩尔(kmol ) ,如果质量的单位为 g ,
则算出的摩尔数单位为摩尔(mol)。
还原反应时,氢气与 SiHC13 的摩尔数之比 (也叫配比〕对多晶硅的沉积有很大影响。
只有在较强的还原气氛下，才能使还原反应比较充分地进行，获得较高的 SiHC13 转化率。
如果按反应式计算所需的理论氢气量来还原 SiHC13 ,那么不会得到结晶型的多晶硅，只会
得到一些非晶态的褐色粉末，而且收率极低。增加氢气的配比，可以显著提高 SiHC1图 7、不同 H2 摩尔流量下的各物料组成
8
多晶硅还原反应的影响因素
如图 7 是采用 ASPEN plus 计算了进料 TCS 为 1Kmol/hr 时，H2 从 1Kmol/hr～ 10Kmol/hr 时系统达平衡时各物料组成。可见，随着混合进料中 H2 的增加，抑制了热分 解反应，使氢还原反应占主导地位。通常，实际的转化率远远低于理论值。一方面是因为还 原过程中存在各种副反应，另一方面是实际的还原反应不可能达到平衡的程度。但是，总的 情况仍然是还原转化率随着氢气与 SiHC13 的摩尔比的增大而提高。但是氢气与 SiHC13 的配比不能过大，因为：
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多晶硅还原炉内的8大反应
钟罩式多晶硅还原炉内各反应我认为主要有以下8种，希望和大家探讨一下如何控制取得最大的沉积速度
⑴SiHCl3＋H2＝Si＋3HCl↑(1050-1100℃)
⑵2SiHCl3＝Si＋2HCl↑＋SiCl4 （热分解）
⑶SiHCl3＝SiH2Cl2＋HCl↑(900-1000℃)
⑷Si＋2HCl≒SiH2Cl2(＞1200℃或低温腐蚀)
⑸SiHCl3＝SiH2Cl2＋SiCl4（Si＋SiCl4≒SiCl2）
⑹SiCl4＋2H2＝Si＋4HCl↑（高温下）
⑺4SiHCl3＝Si＋2H2↑＋3SiCl4（热分解）
⑻Si＋4HCl＝2H2↑＋SiCl4（腐蚀）
⑴SiHCl3＋H2＝Si＋3HCl↑(1050-1100℃)
⑺4SiHCl3＝Si＋2H2↑＋3SiCl4（热分解）
不是什么秘密，还原炉里面主要发生以上2个反应，主要看操作条件怎样控制，希望大家能够交流一下
改良西门子法的[wiki]多晶硅[/wiki]反应已经路人皆知了，什么涉密不涉密的。
还原炉控制的关键还是配料比、温度等，根据所要得到的产品质量不同（太阳能级、[wiki]电子[/wiki]级）操作有所差别，这才是秘密。
回复上面各楼的兄弟，特别是5楼的，如果反应都是按照您说的那样那多晶硅早就降价了。
上面一位楼主说的对，其实上面7个反应都会发生，谁占主要反应主要还是靠温度还是配比。
另回复9楼，二氯二氢硅进去要长硅粉阻塞尾气管线要[wiki]爆炸[/wiki]的，在实际中非常危险的。
兄弟
原料混合气是SiHCl3＋H2，产物是Si、HCl、SiCl4以及多余的H2，当然，由于是可逆反应，还会有剩余的SiHCl3，但是总的来说，原料气的利用率并不高，只有30％左右
主要是要控制反应温度，还有电流了！其中还会生成大量的SICL4.
在压力和原料配比变化不大的时候，温度很关键。
温度合适的时候，主要是⑴SiHCl3＋H2＝Si＋3HCl↑(1050-1100℃)
⑺4SiHCl3＝Si＋2H2↑＋3SiCl4（热分解）
为主，其他几个反应其次。
但温度超过规定值或者低于规定值，其他的几个反应就要多起来了，影响沉积速率，甚至产品质量。
所以，多晶硅生产中，对还原炉内的温度控制相当严格的，是专门有一套系统来控制的。