改良西门子法生产多晶硅工艺设计探讨.pdf

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1、2009年6月贵州化工第34卷第3期GuizhouChemicalIndustry·7·改良西门子法生产多晶硅工艺设计探讨扔、庸(贵州东华工程股份有限公司，贵州贵阳550002)摘要改良西门子法生产多晶硅是目前最为成熟、应用最广泛、扩展速度最快的技术。介绍了生产多晶硅的多种生产方法，重点对改良西门子法生产多晶硅的工艺流程作了介绍，并阐述了工程设计中需注意的问题。关键词多晶硅；改良西门子法；工艺设计中图分类号TN304．12文献标识码A文章编号1008—9411(2009)03一o0o7一O5多晶硅是硅产品产业链中的一个非常重要

2、的中2多晶硅生产方法概述间产品，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料，是信息产业和新能源产业最基础的原由于各多晶硅生产厂家所用的主辅原料并不相材料。随着全球信息技术的不断进步，对于半导体同，因此生产工艺技术不同，进而对应的多晶硅产品硅的需求量日益增加，全世界半导体市场以每年技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、20％以上的速度递增。在金融危机出现之前，国内过程安全等方面也存在差异，各有自己的技术特点及国际市场的多晶硅需求量急剧增加，国内多晶硅和技术秘密。总的来说，目前国际上多晶硅生产主更是严重短缺。据专家

3、预测，今后5～10年我国将要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床成为世界上电子信息产品的主要生产国和主要市法。其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能最场，多晶硅的需求量将会变得更大，国家为此将多晶大，约占全世界总产能的80％。硅列入当前重点鼓励发展产业。2．1改良西f-17法一闭环式三氯氢硅氢还原法1955年，西门子公司成功开发了利用氢气还原1多晶硅及其性质三氯硅烷(SiHCI)在硅芯发热体上沉积硅的工艺技多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在术，并于1957年开始了工业规模的生产，这就是通过冷条件下凝固时，硅原子以金刚

4、石晶格形态排列常所说的西门子法。在西门子法工艺的基础上，通成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，过增加还原尾气干法回收系统、SiC1氢化工艺，实则这些晶粒结合起来，便结晶形成多晶硅。多晶硅现了闭路循环，于是形成了改良西门子法——闭环可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主式SiHC1氢还原法。要表现在物理性质方面，例如，在力学性质、光学性改良西门子法是用氯气和氢气合成氯化氢(或质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；外购氯化氢)，氯化氢和工业硅粉(粗硅)在高温下在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单合成

5、三氯氢硅，然后x~-氯氢硅进行化学精制提纯，晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。但在化学活性再经多级精馏，使其纯度达到9个9以上，其中金属方面，两者差异非常的小。杂质总含量应降到0．1×10以下，提纯精馏后的三多晶硅其性质为：灰色金属光泽，密度2．32～氯氢硅在氢还原炉内进行CVD(化学气相沉淀法)2．34，熔点1410~C，沸点2355~，可溶于氢氟酸和硝反应生产高纯多晶硅。国内外现有的多晶硅厂绝大酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和部分采用此法生产太阳能级与电子级多晶硅。石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热至2．

6、2硅烷法一硅烷热分解法80o℃以上即有延性，1300~C时便出现明显变形。在1956年，英国标准电讯实验所成功研发出了硅常温下不活泼，高温下可与氧、氮、硫等反应。在高烷(Sil)热分解制备多晶硅的方法，即通常所说的温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，几乎能与任硅烷法。硅烷法以氟硅酸、钠、铝、氢气为主要原辅何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良材料，通过四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。还原法、硅的直接氢化法等方法制取，然后将制得的电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、

7、电硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶冰箱、彩电、录像机、电子计算机芯片以及红外探测硅。以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严器等的基础材料。重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。但美国Asimi贵州化工2009年6月·8·GuizhouChemicalIndustry第34卷第3期和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后子级多晶硅产品。的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯2．3流化床法多晶硅。其主要技术是：大直径对棒节能型还原炉流化床法是美国联合碳化合物公司早

8、年研发的技术，导热油循环冷却还原炉技术，还原炉尾气封闭多晶硅制备工艺技术。该方法是以四氯化硅、氢气、式干法回收技术以及副产品SiC1氢化生成SiHC1，氯化氢和工业硅为原料在流化床内(沸腾床)高温技术。改良西门子法相对于传统西门子法的优点主高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一