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多晶硅生产工艺流程(简介)

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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

等等。

主要反应包括：Si+HClSiHCl3+H2（三氯氢硅合

成）;SiCl4+H2SiHCl3+HCl（热氢化）;SiHCl3+H2SiCl4+HCl+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封锁的局面不会改变。

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

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SiO2+C→Si+CO2↑

（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(SiHCl3)。

其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑

反应温度为300度，该反应是放热的。同时形成气态混合物

(Н2,НС1,SiНС13,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SiНС13,SiC14，而气态Н2,НС返1回到反应中或

排放到大气中。然后分解冷凝物SiНС13,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SiHCl3在

H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。

其化学反应SiHCl3+H2→Si+HCl。

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Н2,НС1,SiНС13,SiC14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