多晶硅制作工艺流程简介.pdf

多晶硅制作工艺流程简介 1、改良西门子法是目前主流的生产方法 多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产 工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多 晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程 安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前 国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化 床法。改良西门子法是目前主流的生产方法，采用此方法生产的多晶 硅约占多晶硅全球总产量的 85％。但这种提炼技术的核心工艺仅仅 掌握在美、德、日等 7 家主要硅料厂商手中。这些公司的产品占全球 多晶硅总产量的 90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术 转让。短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。 在未来 15-20 年内，采用改良西门子法工艺投产多晶硅的资金将 超过 1,000 亿美元，太阳能级多晶硅的生产将仍然以改良西门子法为 主，改良西门子法依然是目前生产多晶硅最为成熟、最可靠、投产速 度最快的工艺，与其他类型的生产工艺处于长期的竞争状态，很难相 互取代。尤其对于中国的企业，由于技术来源的局限性，选择改良西 门子法仍然是最现实的作法。在目前高利润的状况下，发展多晶硅工 艺有一个良好的机遇，如何改善工艺、降低单位能耗是我国多晶硅企 业未来所面临的挑战。 2、西门子改良法生产工艺如下： 1    这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利 用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子工艺 法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压 合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系 统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、 包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器， 控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂 房等。 （1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅， 其化学反应  SiO +C→Si+CO ↑ 2 2 （2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎 并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解 的三氯氢硅(SiHCl)。 3 其化学反应 Si+HCl→SiHCl +H ↑  3 2 反应温度为 300度，该反应是放热的。同时形成气态混合物(Н , 2 HCl, SiHCl , SiC1 , Si)。 3 4 （3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分 解: 过滤硅粉，冷凝 SiНС1 ,SiC1 ，而气态Н ,НС1 返回到反应 3 4 2 中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiНС1 , SiC1 ，净化三氯氢 3 4 硅（多级精馏）。 （4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl 3 在 H 气氛中还原沉积而生成多晶硅。 2 2    其化学反应 SiHCl +H →Si+HCl。