多晶硅生产工艺流程教材.docx

多晶硅生产工艺流程（简介） 来自于网络收集 多晶硅生产工艺流程，多晶硅最主要的工艺包括，三氯氢硅合成、 四氯化硅的热氢化（有的采用氯氢化），精馏，还原，尾气回收，还 有一些小的主项，制氢、氯化氢合成、废气废液的处理、硅棒的整理 主要反应包括：Si+HCI---SiHCI3+H2 （三氯氢硅合 成）；SiCI4+H2---SiHCI3+HCI （热氢化）；SiHCI3+H2---SiCI4+HCI+Si （还原）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圭寸锁的局面不会改变。 西门子改良法生产工艺如下： 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 （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SiO2+SSi+C02f （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（HCI）与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解 的三氯氢硅（SiHCI3）。 其化学反应 Si+HCI—SiHCI3+H2f 反应温度为300度，该反应是放热的。同时形成气态混合物 （H 2, HC 1,Si HC 13,SiC14,Si） （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Si HC 13,SiC14而气态H 2, HC返回到反应中或 排放到大气中。然后分解冷凝物 Si HC 13,SiC14净化三氯氢硅（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 SiHCI3在 H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。 其化学反应 SiHCI3+HPSi+HCI。 多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒(直径 5-10毫 米，长度1.5-2米，数量80根)，在1050-1100度在棒上生长多晶 硅，直径可达到150-200毫米。 这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部 分同H 2, HC 1,Si HC 13,SiC从反应容器中分离。这些混合物进行低 温分离，或再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂 的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该 3工艺的竞 争力 我国多晶硅生产现状与发展 一、 概述 世界正从工业社会向信息社会过渡， 信息技术已成为促进社会发展和进步的关键技术，信 息化程度的高低已成为衡量一个国家现代化水平的标志。 微电子技术是信息技术的基础和关键技术， 集成电路又是微电子技术的核心， 一代又一代 更为优秀的集成电路的出现， 推进着全球经济一体化的进程，而半导体硅材料则是集成电 路最重要的、不可替代的基础功能材料， 多晶硅则是集成电路大厦的“基石” 或“粮食”。 二、 多晶硅生产现状 1、 我国多晶硅生产现状 我国多晶硅工业起步于 50年代，60年代中期实现工业化生产， 70年代初曾一度盲目发展， 生产厂发展到20余家。生产工艺多采用传统西门子法，由于技术水平低、生产规模小、产 品质量差、消耗指标高环境污染严重、生产成本逐年增加等原因， 多数生产厂难以维持生 产而停产或倒闭，生产能力急剧萎缩，与当今信息产业的高速发展和多晶硅的市场需求急 骤增加极不协调。生产消耗和生产能力变化分别见表 1和表2。 由上表可知， 目前国内多晶硅生产规模太小，产能不断萎缩， 厂家分散，工艺技术落后， 装置陈旧， 消耗高， 环境污染严重， 生产十分艰难，1999年只生产了 46t，仅占世界产 量的0. 4% ,远不能满足国内市场的需要。如不积极组建现代化的、符合经济规模的大 多晶硅厂，将制约我国生产符合集成电路和分离器件要求的高档次的单晶硅和硅 片。多晶硅对我国半导体工业的发展至关重要。 2、 国外多晶硅生产现状 多