多晶硅生產(chǎn)工藝

1、 多晶硅生產(chǎn)工藝多晶硅生產(chǎn)工藝 基礎知識基礎知識 內(nèi)容提綱內(nèi)容提綱 多晶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀多晶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 硅及其硅的氯化物的簡介硅及其硅的氯化物的簡介 目前世界上幾種主要的多晶硅生產(chǎn)工藝簡介目前世界上幾種主要的多晶硅生產(chǎn)工藝簡介 改良西門子法介紹改良西門子法介紹 改良西門子法的工藝流程改良西門子法的工藝流程 改良西門子法中的核心技術(shù)改良西門子法中的核心技術(shù) 多晶硅下游產(chǎn)品簡介 多晶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀多晶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 太陽能電池市場現(xiàn)狀太陽能電池市場現(xiàn)狀 和和是兩大不可再生能源。上個世紀發(fā)生是兩大不可再生能源。上個世紀發(fā)生 的兩次石油危機，一方面是對世界經(jīng)濟的極大沖擊，的兩次石油危機，一方面是對世界經(jīng)濟的極大沖擊， 但同

2、時也是一次機遇，再加上保護環(huán)境，開發(fā)綠色能但同時也是一次機遇，再加上保護環(huán)境，開發(fā)綠色能 源、替代能源，已被人們預測為改變我們未來源、替代能源，已被人們預測為改變我們未來1010年生年生 活的十大新科技之一。在未來活的十大新科技之一。在未來1010年內(nèi)，年內(nèi)，風力、陽光、風力、陽光、 地熱地熱等替代能源可望供應全世界所需能源的等替代能源可望供應全世界所需能源的30%30%。 由于太陽能發(fā)電具有由于太陽能發(fā)電具有充分的清潔性、絕對的安全充分的清潔性、絕對的安全 性、資源的相對廣泛性和充足性、長壽命以及免維護性、資源的相對廣泛性和充足性、長壽命以及免維護 性性等其它常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點，所以光伏

3、能源被等其它常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點，所以光伏能源被 認為是二十一世紀最重要的新能源。認為是二十一世紀最重要的新能源。 硅及其硅的氯化物的簡介硅及其硅的氯化物的簡介 一、硅的簡介一、硅的簡介 硅，硅，1823年發(fā)現(xiàn)，為世界上第二最豐富的元素年發(fā)現(xiàn)，為世界上第二最豐富的元素 占地殼四分之一，砂石中含有大量的占地殼四分之一，砂石中含有大量的SiO2，也是玻璃和，也是玻璃和 水泥的主要原料，純硅則用在電子元件上，譬如啟動人水泥的主要原料，純硅則用在電子元件上，譬如啟動人 造衛(wèi)星一切儀器的太陽能電池，便用得上它。造衛(wèi)星一切儀器的太陽能電池，便用得上它。 多晶硅的最終用途主要是用于生產(chǎn) 和的原料。 硅及其

4、硅的氯化物的簡介硅及其硅的氯化物的簡介 1.硅的物理性質(zhì)硅的物理性質(zhì) 硅有晶態(tài)和無定形兩種同素異形體，晶態(tài)硅又分為單晶硅有晶態(tài)和無定形兩種同素異形體，晶態(tài)硅又分為單晶 硅和多晶硅，它們均具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金硅和多晶硅，它們均具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金 屬光澤，能導電，但導電率不及金屬，具有半導體性質(zhì)，晶屬光澤，能導電，但導電率不及金屬，具有半導體性質(zhì)，晶 態(tài)硅的熔點態(tài)硅的熔點1416141644，沸點，沸點31453145，密度，密度2.33 g/cm2.33 g/cm3 3，莫，莫 氏硬度為氏硬度為7 7。 單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當熔融的單質(zhì)硅凝固時，硅單晶硅和多晶硅

5、的區(qū)別是，當熔融的單質(zhì)硅凝固時，硅 原子以金剛石晶格排列為單一晶核，晶面取向相同的晶粒，原子以金剛石晶格排列為單一晶核，晶面取向相同的晶粒， 則形成單晶硅，如果當這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成單晶硅，如果當這些晶核長成晶面取向不同的晶粒， 則形成多晶硅，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)則形成多晶硅，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì) 方面。方面。 一般的半導體器件要求硅的純度六個一般的半導體器件要求硅的純度六個9 9以上，大規(guī)模集以上，大規(guī)模集 成電路的要求更高，硅的純度必須達到九個成電路的要求更高，硅的純度必須達到九個9 9。 硅及其硅的氯化物的簡介硅及其硅的氯化物的簡介

6、2.硅的化學性質(zhì)硅的化學性質(zhì) 硅在常溫下不活潑，其主要的化學性質(zhì)如下：硅在常溫下不活潑，其主要的化學性質(zhì)如下： u與非金屬作用與非金屬作用 常溫下常溫下Si只能與只能與F2反應，在反應，在F2中瞬間燃燒，生成中瞬間燃燒，生成SiF4。 Si + 2F2 = SiF4 加熱時，能與其它鹵素反應生成鹵化硅，與氧氣生成加熱時，能與其它鹵素反應生成鹵化硅，與氧氣生成SiO2。 Si + 2X2 = SiX4 （X=Cl，Br，I） Si + O2 = SiO2 在高溫下，硅與碳、氮、硫等非金屬單質(zhì)化合，分別生成在高溫下，硅與碳、氮、硫等非金屬單質(zhì)化合，分別生成 碳化硅碳化硅SiC，氮化硅，氮化硅Si3

7、N4，和硫化硅，和硫化硅SiS2等。等。 硅及其硅的氯化物的簡介硅及其硅的氯化物的簡介 u與酸作用與酸作用 硅在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混合酸反應，生成硅在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混合酸反應，生成SiF4或或 H2SiF6（偏硅酸）。（偏硅酸）。 Si + 4HF SiF4 + 2H2 Si + 4HNO3 + 6HF = H2SiF6 + 4NO2 + 4H2O u與堿作用與堿作用 無定形硅能與堿猛烈反應生成可溶性硅酸鹽，并放出氫氣。無定形硅能與堿猛烈反應生成可溶性硅酸鹽，并放出氫氣。 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 u與金屬作用與金屬作用 硅還

8、能與鈣、鎂、銅、鐵、鉑、鉍等化合，生成相應的金屬硅硅還能與鈣、鎂、銅、鐵、鉑、鉍等化合，生成相應的金屬硅 化物?；?。 硅及其硅的氯化物的簡介硅及其硅的氯化物的簡介 二、硅的氯化物二、硅的氯化物 硅的氯化物主要介紹硅的氯化物主要介紹SiCl4、SiHCl3等，它們和碳的等，它們和碳的 鹵化物鹵化物CF4和和CCl4相似，都是四面體的非極性分子，共相似，都是四面體的非極性分子，共 價化合物，溶沸點都比較低，揮發(fā)性也比較大，易于用價化合物，溶沸點都比較低，揮發(fā)性也比較大，易于用 蒸餾的方法提純它們。蒸餾的方法提純它們。 在常溫下，純凈的在常溫下，純凈的SiCl4、SiHCl3是無色透明的易揮發(fā)是無

9、色透明的易揮發(fā) 液體。液體。 1.氯硅烷的物理性質(zhì)氯硅烷的物理性質(zhì) 在常溫下，純凈的在常溫下，純凈的SiCl4、SiHCl3是無色透明揮發(fā)性的液是無色透明揮發(fā)性的液 體，體， SiHCl3比比SiCl4具有更強的刺鼻氣味。具有更強的刺鼻氣味。 SiCl4:沸點為沸點為57.6，分子量，分子量170，液體密度，液體密度1.47 g/cm3 SiHCl3 :沸點為沸點為31.8，分子量，分子量135.45，液體密度，液體密度1.32 g/cm3 硅及其硅的氯化物的簡介硅及其硅的氯化物的簡介 2.化學性質(zhì)化學性質(zhì) a.易水解、潮解，在空氣中強烈發(fā)煙易水解、潮解，在空氣中強烈發(fā)煙 易水解、潮解：易水解

10、、潮解： SiCl4 + (n+2)H2O SiO2nH2O + 4HCl SiHCl3 + nH2O SiO2nH2O + 3HCl b.易揮發(fā)、易汽化、易制備、易還原。易揮發(fā)、易汽化、易制備、易還原。 c. SiHCl3易著火，發(fā)火點易著火，發(fā)火點28，燃燒時產(chǎn)生，燃燒時產(chǎn)生HCl和和Cl2， 著火點為著火點為220。 d.對金屬極為穩(wěn)定，甚至對金屬鈉也不起反應。對金屬極為穩(wěn)定，甚至對金屬鈉也不起反應。 e.其蒸汽具有弱毒性，與無水醋酸及二氮乙烯的毒性程度其蒸汽具有弱毒性，與無水醋酸及二氮乙烯的毒性程度 極為相同極為相同。 硅及其硅的氯化物的簡介硅及其硅的氯化物的簡介 SiHCl3 SiH

11、Cl3還原制備超純硅的方法，在生產(chǎn)中被廣泛還原制備超純硅的方法，在生產(chǎn)中被廣泛 的應用和迅速發(fā)展。因為它容易制得，解決了原料問的應用和迅速發(fā)展。因為它容易制得，解決了原料問 題，容易還原呈單質(zhì)硅，沉積速度快，解決了產(chǎn)量問題，容易還原呈單質(zhì)硅，沉積速度快，解決了產(chǎn)量問 題，它的沸點低，化學結(jié)構(gòu)的弱極性，使得容易提純，題，它的沸點低，化學結(jié)構(gòu)的弱極性，使得容易提純， 產(chǎn)品質(zhì)量高，利用它對金屬的穩(wěn)定性，在生產(chǎn)中常用產(chǎn)品質(zhì)量高，利用它對金屬的穩(wěn)定性，在生產(chǎn)中常用 不銹鋼作為材質(zhì)。但有較大的爆炸危險，因此在操作不銹鋼作為材質(zhì)。但有較大的爆炸危險，因此在操作 過程中應保持設備的干燥和管道的密封性，如果發(fā)現(xiàn)

12、過程中應保持設備的干燥和管道的密封性，如果發(fā)現(xiàn) 微量漏氣，而不知道在什么地方時，微量漏氣，而不知道在什么地方時，可用浸有氨水的可用浸有氨水的 棉球接近待查處，棉球接近待查處，若有濃厚白色煙霧就可以斷定漏氣若有濃厚白色煙霧就可以斷定漏氣 的地方。的地方。 原理如下原理如下: 2HCl + 2NH4OH 2NH4Cl + H2O 多晶硅簡介 多晶硅多晶硅 polycrystalline silicon polycrystalline silicon 性質(zhì)：灰色金屬光澤。性質(zhì)：灰色金屬光澤。 密度：密度：2.322.322.34g/cm32.34g/cm3。 熔點：熔點：14101410。 沸點：沸

13、點：23552355。 溶于溶于氫氟酸氫氟酸和和硝酸硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸鹽酸。 硬度介于硬度介于鍺鍺和和石英石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時易碎裂。之間，室溫下質(zhì)脆，切割時易碎裂。 加熱至加熱至800800以上即有延性，以上即有延性，13001300時顯出明顯變形。時顯出明顯變形。 常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應。高溫熔常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應。高溫熔 融狀態(tài)下，具有較大的化學活潑性，能與幾乎任何材融狀態(tài)下，具有較大的化學活潑性，能與幾乎任何材 料作用。具有料作用。具有半導體半導體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導體

14、 材料，但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導電性。材料，但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導電性。 多晶硅簡介 電子工業(yè)中廣泛用于制造半導體收音機、錄音電子工業(yè)中廣泛用于制造半導體收音機、錄音 機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的 基礎材料?；A材料。 由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯 化，再經(jīng)冷凝、精餾、還原而得?；俳?jīng)冷凝、精餾、還原而得。 多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當代多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當代人工人工 智能智能、自動控制自動控制、信息處理信息處理、光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換等半導等半導 體器件的電子信息

15、基礎材料，被稱為體器件的電子信息基礎材料，被稱為“微電子微電子 大廈的基石大廈的基石”。 多晶硅簡介 多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過冷多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過冷 條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多 晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些 晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅。多晶硅可作拉制單晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅。多晶硅可作拉制單 晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理 性質(zhì)方面。例如，性質(zhì)方面。例如，

16、在力學性質(zhì)、光學性質(zhì)和熱學性質(zhì)在力學性質(zhì)、光學性質(zhì)和熱學性質(zhì) 的各向異性方面的各向異性方面，遠不如單晶硅明顯；在電學性質(zhì)方，遠不如單晶硅明顯；在電學性質(zhì)方 面，多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著，甚至面，多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著，甚至 于幾乎沒有導電性。在化學活性方面，兩者的差異極于幾乎沒有導電性。在化學活性方面，兩者的差異極 小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的 鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導電類型和電鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導電類型和電 阻率等。阻率等。 多晶硅簡介 多晶硅的需求主要來自于半導體和太陽能電

17、池。多晶硅的需求主要來自于半導體和太陽能電池。 按純度要求不同，分為金屬級、電子級和太陽能按純度要求不同，分為金屬級、電子級和太陽能 級。其中，用于電子級多晶硅占級。其中，用于電子級多晶硅占55左右，太陽左右，太陽 能級多晶硅占能級多晶硅占45，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展， 太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導 體多晶硅的發(fā)展，體多晶硅的發(fā)展，2008年太陽能多晶硅的需求量年太陽能多晶硅的需求量 已明顯超過電子級多晶硅。已明顯超過電子級多晶硅。 多晶硅是制備單晶硅和太陽能電池的原材料多晶硅是制備單晶硅和太陽能電池的原材料,是是

18、 全球電子工業(yè)及光伏產(chǎn)業(yè)的基石。按照硅含量純?nèi)螂娮庸I(yè)及光伏產(chǎn)業(yè)的基石。按照硅含量純 度可分為太陽能級硅度可分為太陽能級硅(6N)和電子級硅和電子級硅(11N)。 目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 目前生產(chǎn)多晶硅的方法主要有改良西門子法目前生產(chǎn)多晶硅的方法主要有改良西門子法 閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法，硅烷法閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法，硅烷法硅烷熱硅烷熱 分解法，流化床法，冶金法，氣液沉積法。分解法，流化床法，冶金法，氣液沉積法。 改良西門子法改良西門子法閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法 改良西門子法是用氯和氫合成氯化氫（或外購改良西門子法是用氯和氫合

19、成氯化氫（或外購 氯化氫），氯化氫和工業(yè)硅粉在一定的溫度下合氯化氫），氯化氫和工業(yè)硅粉在一定的溫度下合 成三氯氫硅，然后對三氯氫硅進行分離精餾提純，成三氯氫硅，然后對三氯氫硅進行分離精餾提純， 提純后的三氯氫硅在氫還原爐內(nèi)進行提純后的三氯氫硅在氫還原爐內(nèi)進行CVD反應生反應生 產(chǎn)高純多晶硅。國內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠絕大部分產(chǎn)高純多晶硅。國內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠絕大部分 采用此法生產(chǎn)電子級與太陽能級多晶硅。采用此法生產(chǎn)電子級與太陽能級多晶硅。 目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 硅烷法硅烷法硅烷熱分解法硅烷熱分解法 硅烷（硅烷（SiH4）是以四氯化硅氫化法、硅）是以四氯

20、化硅氫化法、硅 合金分解法、氫化物還原法、硅的直接氫合金分解法、氫化物還原法、硅的直接氫 化法等方法制取。然后將制得的硅烷氣提化法等方法制取。然后將制得的硅烷氣提 純后在熱分解爐生產(chǎn)純度較高的棒狀多晶純后在熱分解爐生產(chǎn)純度較高的棒狀多晶 硅。以前只有日本小松掌握此技術(shù)，由于硅。以前只有日本小松掌握此技術(shù)，由于 發(fā)生過嚴重的爆炸事故后，沒有繼續(xù)擴大發(fā)生過嚴重的爆炸事故后，沒有繼續(xù)擴大 生產(chǎn)。美國生產(chǎn)。美國Asimi和和SGS公司仍采用硅烷氣公司仍采用硅烷氣 熱分解生產(chǎn)純度較高的電子級多晶硅產(chǎn)品。熱分解生產(chǎn)純度較高的電子級多晶硅產(chǎn)品。 目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生

21、產(chǎn)工藝 流化床法流化床法 以四氯化硅、氫氣、氯化氫和工業(yè)硅為原料在以四氯化硅、氫氣、氯化氫和工業(yè)硅為原料在 流化床內(nèi)（沸騰床）高溫高壓下生成三氯氫硅，流化床內(nèi)（沸騰床）高溫高壓下生成三氯氫硅， 將三氯氫硅再進一步歧化加氫反應生成二氯二氫將三氯氫硅再進一步歧化加氫反應生成二氯二氫 硅，繼而生成硅烷氣。制得的硅烷氣通入加有小硅，繼而生成硅烷氣。制得的硅烷氣通入加有小 顆粒硅粉的流化床反應爐內(nèi)進行連續(xù)熱分解反應，顆粒硅粉的流化床反應爐內(nèi)進行連續(xù)熱分解反應， 生成粒狀多晶硅產(chǎn)品。因為在流化床反應爐內(nèi)參生成粒狀多晶硅產(chǎn)品。因為在流化床反應爐內(nèi)參 與反應的硅表面積大，生產(chǎn)效率高，電耗低與成與反應的硅表面積

22、大，生產(chǎn)效率高，電耗低與成 本低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽能級多晶硅。唯一本低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽能級多晶硅。唯一 的缺點是安全性差，危險性大。其次是產(chǎn)品純度的缺點是安全性差，危險性大。其次是產(chǎn)品純度 不高，但基本能滿足太陽能電池生產(chǎn)的使用。不高，但基本能滿足太陽能電池生產(chǎn)的使用。 目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 除了上述改良西門子法、硅烷熱分除了上述改良西門子法、硅烷熱分 解法、流化床反應爐法三種方法生產(chǎn)電解法、流化床反應爐法三種方法生產(chǎn)電 子級與太陽能級多晶硅以外，還涌現(xiàn)出子級與太陽能級多晶硅以外，還涌現(xiàn)出 幾種專門生產(chǎn)太陽能級多晶硅新工藝技幾種專門生產(chǎn)

23、太陽能級多晶硅新工藝技 術(shù)：術(shù)： 目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 1）冶金法生產(chǎn)太陽能級多晶硅）冶金法生產(chǎn)太陽能級多晶硅 主要工藝是：選擇純度較好的工業(yè)硅（即冶主要工藝是：選擇純度較好的工業(yè)硅（即冶 金硅）進行水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，去除硅錠金硅）進行水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，去除硅錠 中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分后，進行粗粉中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分后，進行粗粉 碎與清洗，在等離子體融解爐中去除硼雜質(zhì)，再碎與清洗，在等離子體融解爐中去除硼雜質(zhì)，再 進行第二次水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，去除第二進行第二次水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，去除第二 次區(qū)熔硅錠中金屬雜

24、質(zhì)聚集的部分和外表部分，次區(qū)熔硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分， 經(jīng)粗粉碎與清洗后，在電子束融解爐中去除磷和經(jīng)粗粉碎與清洗后，在電子束融解爐中去除磷和 碳雜質(zhì)，直接生成太陽能級多晶硅。碳雜質(zhì)，直接生成太陽能級多晶硅。 目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝目前世界上主要的幾種多晶硅生產(chǎn)工藝 2）氣液沉積法生產(chǎn)粒狀太陽能級多晶硅）氣液沉積法生產(chǎn)粒狀太陽能級多晶硅 主要工藝是：將反應器中的石墨管的溫度升高主要工藝是：將反應器中的石墨管的溫度升高 到到1500，流體三氯氫硅和氫氣從石墨管的上部，流體三氯氫硅和氫氣從石墨管的上部 注入，在石墨管內(nèi)壁注入，在石墨管內(nèi)壁1500高溫處反應生成液體高溫處反應生

25、成液體 狀硅，然后滴入底部，溫度回升變成固體粒狀的狀硅，然后滴入底部，溫度回升變成固體粒狀的 太陽能級多晶硅。太陽能級多晶硅。 改良西門子法介紹改良西門子法介紹 在在1955年西門子公司成功開發(fā)了利用年西門子公司成功開發(fā)了利用 氫氣還原三氯硅烷（氫氣還原三氯硅烷（SiHCl3）在硅芯發(fā)）在硅芯發(fā) 熱體上沉積硅的工藝技術(shù)，并于熱體上沉積硅的工藝技術(shù)，并于1957年年 開始了工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，這就是通常所開始了工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，這就是通常所 說的西門子法說的西門子法。 改良西門子法介紹改良西門子法介紹 在西門子法工藝的基礎上，通過增加在西門子法工藝的基礎上，通過增加 還原尾氣干法回收系統(tǒng)、還原尾氣干法

26、回收系統(tǒng)、SiCl4氫化工藝，氫化工藝， 實現(xiàn)了閉路循環(huán)，于是形成了改良西門實現(xiàn)了閉路循環(huán)，于是形成了改良西門 子法。子法。 改良西門子法介紹改良西門子法介紹 改良西門子法介紹改良西門子法介紹 改良西門子法的生產(chǎn)流程是利用氯氣和氫氣合成改良西門子法的生產(chǎn)流程是利用氯氣和氫氣合成 HCl（或外購（或外購HCl），），HCl和冶金硅粉在一定溫度下合和冶金硅粉在一定溫度下合 成成SiHCl3，分離精餾提純后的，分離精餾提純后的SiHCl3進入氫還原爐被進入氫還原爐被 氫氣還原，通過化學氣相沉積反應生產(chǎn)高純多晶硅。氫氣還原，通過化學氣相沉積反應生產(chǎn)高純多晶硅。 改良西門子法生產(chǎn)多晶硅屬于高能耗的產(chǎn)業(yè)，

27、其中電改良西門子法生產(chǎn)多晶硅屬于高能耗的產(chǎn)業(yè)，其中電 力成本約占總成本的力成本約占總成本的70%左右。左右。SiHCl3還原時一般不還原時一般不 生產(chǎn)硅粉，有利于連續(xù)操作。該法制備的多晶硅還具生產(chǎn)硅粉，有利于連續(xù)操作。該法制備的多晶硅還具 有價格比較低、可同時滿足直拉和區(qū)熔要求的優(yōu)點。有價格比較低、可同時滿足直拉和區(qū)熔要求的優(yōu)點。 因此是目前生產(chǎn)多晶硅最為成熟、投資風險最小、最因此是目前生產(chǎn)多晶硅最為成熟、投資風險最小、最 容易擴建的工藝，國內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠大多采用此容易擴建的工藝，國內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠大多采用此 法生產(chǎn)法生產(chǎn)SOG硅與硅與EG硅，所生產(chǎn)的多晶硅占當今世界總硅，所生產(chǎn)的多晶硅

28、占當今世界總 產(chǎn)量的產(chǎn)量的7080%。 改良西門子法的工藝流程改良西門子法的工藝流程 改良西門子法在多晶硅生產(chǎn)當中是 一種非常成熟的方法，國內(nèi)大部分廠家 都在采用此種方法生產(chǎn)多晶硅。改良西 門子法大體可分為6個工序：即合成、提 純、還原、尾氣回收、氫化和后處理。 改良西門子法的工藝流程改良西門子法的工藝流程 合成工序是在流化床反應器中用純度約合成工序是在流化床反應器中用純度約 99%的金屬硅的金屬硅(工業(yè)硅工業(yè)硅)與與HCI反應生成反應生成 SiHC13(三氯氫硅三氯氫硅)。 提純工序采用多級分餾塔對三氯氫硅進行精提純工序采用多級分餾塔對三氯氫硅進行精 制，除去制，除去SiC14及硼、磷等有害

29、雜質(zhì)。及硼、磷等有害雜質(zhì)。 還原工序是在化學蒸發(fā)沉積反應器還原工序是在化學蒸發(fā)沉積反應器 (還原爐還原爐) 內(nèi)加氫還原三氯氫硅，先在還原爐中預先放置內(nèi)加氫還原三氯氫硅，先在還原爐中預先放置 初始硅芯，利用特別的啟動裝置來對初棒進行初始硅芯，利用特別的啟動裝置來對初棒進行 預熱，然后對初棒直接通電加熱，三氯氫硅還預熱，然后對初棒直接通電加熱，三氯氫硅還 原后在初棒上沉積出多晶硅棒。原后在初棒上沉積出多晶硅棒。 改良西門子法的工藝流程改良西門子法的工藝流程 尾氣回收工序?qū)碜赃€原爐、氫化爐、尾氣回收工序?qū)碜赃€原爐、氫化爐、 合成洗滌塔頂冷卻器的三氯氫硅、四氯合成洗滌塔頂冷卻器的三氯氫硅、四氯 化

30、硅、氫氣和氯化氫等進行分離、凈化、化硅、氫氣和氯化氫等進行分離、凈化、 再生和回收。再生和回收。 氫化工序是在高壓反應器內(nèi)把氫化工序是在高壓反應器內(nèi)把SiCl4轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 化為三氯氫硅再返回還原爐循環(huán)利用?；癁槿葰涔柙俜祷剡€原爐循環(huán)利用。 后處理工序?qū)ψ罱K多晶硅產(chǎn)品進行破后處理工序?qū)ψ罱K多晶硅產(chǎn)品進行破 碎、凈化、包裝。碎、凈化、包裝。 改良西門子法的工藝流程改良西門子法的工藝流程 該工藝涉及的主要化學反應式如下：該工藝涉及的主要化學反應式如下： Si +3HCI=SiHC13 + H2 + Q 合成 SiHC13 + H2=Si +3HC1-Q 還原 理論上，理論上，H H2 2及及HCIHCI

31、是可以平衡的。改良西門子法的是可以平衡的。改良西門子法的 特點是加強尾氣的干法回收，對尾氣進行加壓多級冷特點是加強尾氣的干法回收，對尾氣進行加壓多級冷 凝分離處理。分離出來的三氯氫硅、氯化氫、氫氣返凝分離處理。分離出來的三氯氫硅、氯化氫、氫氣返 回系統(tǒng)利用，分離出來的四氯化硅加氫反應轉(zhuǎn)化成三回系統(tǒng)利用，分離出來的四氯化硅加氫反應轉(zhuǎn)化成三 氯氫硅后返回還原爐。這樣可以使氯氫硅后返回還原爐。這樣可以使HCIHCI和和H H2 2得到循環(huán)使得到循環(huán)使 用，用， HCIHCI和和H H2 2則只需補充生產(chǎn)中的損耗量即可，從而則只需補充生產(chǎn)中的損耗量即可，從而 大大降低物料消耗，并可將大大降低物料消耗，

32、并可將 “三廢三廢”量減少到最低程量減少到最低程 度。度。 改良西門子法中的核心技術(shù)改良西門子法中的核心技術(shù) A A、大型多對棒節(jié)能型還原爐。為了達到節(jié)能降耗的目的，、大型多對棒節(jié)能型還原爐。為了達到節(jié)能降耗的目的， 多晶硅還原爐必須大型化。大型節(jié)能還原爐的特點是爐內(nèi)多晶硅還原爐必須大型化。大型節(jié)能還原爐的特點是爐內(nèi) 可同時加熱許多根初棒，以減少爐壁輻射所造成的熱損失可同時加熱許多根初棒，以減少爐壁輻射所造成的熱損失; ; 還原爐的內(nèi)壁進行鏡面處理，使輻射熱能反射，以減少熱還原爐的內(nèi)壁進行鏡面處理，使輻射熱能反射，以減少熱 損失損失; ;爐內(nèi)壓力和供氣量得到提高，加大了硅沉積反應的速爐內(nèi)壓力和

33、供氣量得到提高，加大了硅沉積反應的速 度。度。 目前，國外大型還原爐的操作壓力達目前，國外大型還原爐的操作壓力達0.6MPa,0.6MPa,硅棒的總數(shù)主硅棒的總數(shù)主 要是要是1212和和2424對，部分已經(jīng)達到對，部分已經(jīng)達到4848對和對和5454對，硅棒長度在對，硅棒長度在1.51.5 米以上，棒直徑達到米以上，棒直徑達到200200毫米，每爐產(chǎn)量可達毫米，每爐產(chǎn)量可達5-65-6噸甚至噸甚至1010 多噸，還原電耗則大幅度下降，低至每公斤多晶硅多噸，還原電耗則大幅度下降，低至每公斤多晶硅50kWh50kWh。 改良西門子法中的核心技術(shù)改良西門子法中的核心技術(shù) B B、四氯化硅的氫化反應技

34、術(shù)。用西門子法生產(chǎn)多晶硅時在氯化、四氯化硅的氫化反應技術(shù)。用西門子法生產(chǎn)多晶硅時在氯化 工序和還原工序都要產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物四氯化硅。一般每生產(chǎn)工序和還原工序都要產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物四氯化硅。一般每生產(chǎn)1 1 公斤多晶硅產(chǎn)品，大約要產(chǎn)生公斤多晶硅產(chǎn)品，大約要產(chǎn)生18-2018-20公斤四氯化硅。對四氯化硅公斤四氯化硅。對四氯化硅 必須進行處理，目前主要采用氫化技術(shù)，將四氯化硅轉(zhuǎn)化成多晶必須進行處理，目前主要采用氫化技術(shù)，將四氯化硅轉(zhuǎn)化成多晶 硅生產(chǎn)的原料三氯氫硅，該方法可以充分利用資源，缺點是轉(zhuǎn)化硅生產(chǎn)的原料三氯氫硅，該方法可以充分利用資源，缺點是轉(zhuǎn)化 率較低使多晶硅生產(chǎn)成本和電耗升高。率較低使多晶

35、硅生產(chǎn)成本和電耗升高。 改良西門子法中的核心技術(shù)改良西門子法中的核心技術(shù) C C、還原尾氣的干法回收技術(shù)。在還原生長多晶硅時，會產(chǎn)生、還原尾氣的干法回收技術(shù)。在還原生長多晶硅時，會產(chǎn)生 還原尾氣。如果將尾氣放空排放，不僅浪費了能源和原材料，還原尾氣。如果將尾氣放空排放，不僅浪費了能源和原材料， 還會對環(huán)境造成污染。還原爐尾氣的主要成分是氫、氯化氫、還會對環(huán)境造成污染。還原爐尾氣的主要成分是氫、氯化氫、 三氯氫硅、四氯化硅，經(jīng)過加壓和冷卻后，其中的三氯氫硅和三氯氫硅、四氯化硅，經(jīng)過加壓和冷卻后，其中的三氯氫硅和 四氯化硅被冷凝分離出來，然后再分餾出三氯氫硅直接送到還四氯化硅被冷凝分離出來，然后再

36、分餾出三氯氫硅直接送到還 原爐，以生產(chǎn)多晶硅。分餾出的四氯化硅則送到氫化工序，經(jīng)原爐，以生產(chǎn)多晶硅。分餾出的四氯化硅則送到氫化工序，經(jīng) 氫化后，部分轉(zhuǎn)化成三氯氫硅，氫化后的氣體再經(jīng)分離塔分離氫化后，部分轉(zhuǎn)化成三氯氫硅，氫化后的氣體再經(jīng)分離塔分離 出三氯氫硅和四氯化硅，再分別送到還原系統(tǒng)和氫化工序循環(huán)出三氯氫硅和四氯化硅，再分別送到還原系統(tǒng)和氫化工序循環(huán) 使用。此外，還原爐尾氣經(jīng)加壓和冷卻后的不凝氣體，主要是使用。此外，還原爐尾氣經(jīng)加壓和冷卻后的不凝氣體，主要是 氫和氯化氫，它們在加壓和低溫條件下，通過特殊的分離工藝，氫和氯化氫，它們在加壓和低溫條件下，通過特殊的分離工藝， 使氫和氯化氫分離出來

37、并返回流程中利用。還原尾氣干法回收使氫和氯化氫分離出來并返回流程中利用。還原尾氣干法回收 的整套工藝都不接觸水分，只是把尾氣中各種成分逐一分離，的整套工藝都不接觸水分，只是把尾氣中各種成分逐一分離， 并且不受污地回收，再送回相適應的工序重復利用，實行閉路并且不受污地回收，再送回相適應的工序重復利用，實行閉路 循環(huán)式工作。循環(huán)式工作。 提純工序介紹提純工序介紹 提純工序共包括：精餾、罐區(qū)、裝車臺、廢氣殘液處提純工序共包括：精餾、罐區(qū)、裝車臺、廢氣殘液處 理理-1-1。 精餾作用：分離提純氯硅烷，得到精制的三氯氫硅、精餾作用：分離提純氯硅烷，得到精制的三氯氫硅、 四氯化硅，除去各種雜質(zhì)。四氯化硅，

38、除去各種雜質(zhì)。 罐區(qū)作用：接收、緩存外部物料，儲存提純工序的各罐區(qū)作用：接收、緩存外部物料，儲存提純工序的各 種物料。種物料。 裝車臺作用：裝二級三氯氫硅、回收三氯氫硅、工業(yè)裝車臺作用：裝二級三氯氫硅、回收三氯氫硅、工業(yè) 級四氯化硅、精制四氯化硅等級四氯化硅、精制四氯化硅等, ,卸外購三氯氫硅。卸外購三氯氫硅。 廢氣殘液處理廢氣殘液處理-1-1作用：處理提純工序產(chǎn)生的廢氣、殘作用：處理提純工序產(chǎn)生的廢氣、殘 液。液。 二級三氯氫硅儲罐 01V0703B 二級三氯氫硅儲罐 01V0703A 合成氯硅烷儲罐 01V0704D 合成氯硅烷儲罐 01V0704C 合成氯硅烷儲罐 01V0704B 合成

39、氯硅烷儲罐 01V0704A 氫化循環(huán)氯硅烷 01V0722B 氫化循環(huán)氯硅烷 01V0722A 還原循環(huán)氯硅烷 01V0721B 還原循環(huán)氯硅烷 01V0721A 粗三氯氫硅儲罐 01V0701C 粗三氯氫硅儲罐 01V0701B 粗三氯氫硅儲罐 01V0701A 精制三氯氫硅儲罐 01V0705F 精制三氯氫硅儲罐 01V0705E 精制三氯氫硅儲罐 01V0705D 精制三氯氫硅儲罐 01V0705C 精制三氯氫硅儲罐 01V0705B 精制三氯氫硅儲罐 01V0705A 工業(yè)級 四氯化 硅儲罐 01V0716A 工業(yè)級 四氯化 硅儲罐 01V0716B 精制四 氯化硅 儲罐 01V07

40、17A 精制四 氯化硅 儲罐 01V0717B 精制四 氯化硅 儲罐 01V0717C 事故排 放槽 01V0706 備用 1#罐 01V0731A 備用 2#罐 01V0731B 備用 3#罐 01V0731C 備用 4#罐 01V0731D 備用 5#罐 01V0731E 備用 6#罐 01V0731F 備用 7#罐 01V0732A 備用 8#罐 01V0732B 備用 9#罐 01V0732C 備用 10#罐 01V0732D 提純工序罐區(qū)儲罐分布圖 1#罐區(qū) 3#罐區(qū) 備用罐區(qū) 2#罐區(qū) 裝車臺 提提 純純 本工序分為三部分，其主要功能為：本工序分為三部分，其主要功能為： a. a.

41、 合成精餾：用多級精餾的方法，將來自三氯氫硅合合成精餾：用多級精餾的方法，將來自三氯氫硅合 成氣干法分離工序的粗三氯氫硅進行精制，得到多晶成氣干法分離工序的粗三氯氫硅進行精制，得到多晶 硅級的精制三氯氫硅；硅級的精制三氯氫硅； b. b. 還原精餾：用多級精餾的方法，將從還原尾氣干法還原精餾：用多級精餾的方法，將從還原尾氣干法 分離工序中分離出并返回的氯硅烷冷凝液精制，得到分離工序中分離出并返回的氯硅烷冷凝液精制，得到 多晶硅級的精制三氯氫硅循環(huán)使用；多晶硅級的精制三氯氫硅循環(huán)使用； c. c. 氫化精餾：用多級精餾的方法將從氫化尾氣干法分氫化精餾：用多級精餾的方法將從氫化尾氣干法分 離工序中

42、分離出并返回的氯硅烷冷凝液精制，得到多離工序中分離出并返回的氯硅烷冷凝液精制，得到多 晶硅級的精制三氯氫硅循環(huán)使用，同時將分離出的四晶硅級的精制三氯氫硅循環(huán)使用，同時將分離出的四 氯化硅與還原精餾中分離出的四氯化硅一起精餾，得氯化硅與還原精餾中分離出的四氯化硅一起精餾，得 到精制四氯化硅送去四氯化硅氫化工序。到精制四氯化硅送去四氯化硅氫化工序。 合成粗餾工藝流程圖 合成精餾工藝流程圖 還原精餾工藝流程圖 氫化精餾工藝流程圖 提提 純純 除了設備問題以外，精餾操作過程的影 響因素主要有以下幾個方面：塔的溫度和壓 力（包括塔頂、塔釜和某些有特殊意義的塔 板）；進料狀態(tài)；進料量；進料組成；進料 溫度

43、；塔內(nèi)上升蒸汽速度和蒸發(fā)釜的加熱量； 回流量；塔頂冷劑量；塔頂采出量和塔底采 出量。塔的操作就是按照塔頂和塔底產(chǎn)品的 組成要求來對這幾個影響因素進行調(diào)節(jié)。 三氯氫硅氫還原的原理及影響因素三氯氫硅氫還原的原理及影響因素 1. 1.三氯氫硅還原反應原理三氯氫硅還原反應原理 經(jīng)提純和凈化的經(jīng)提純和凈化的SiHCl3和和H2，按一定比例進入還原爐，按一定比例進入還原爐， 在在10801100溫度下，溫度下，SiHCl3被被H2還原，生成的還原，生成的 硅沉積在發(fā)熱體硅芯上。硅沉積在發(fā)熱體硅芯上。 化學方程式：化學方程式： SiHCl3 + H2 Si + 3HCl (主主) 同時還發(fā)生同時還發(fā)生SiH

44、Cl3熱分解和熱分解和SiCl4的還原反應：的還原反應： 4SiHCl3 Si + 3SiCl4 +2H2 SiCl4+ 2H2 Si + 4HCl 以及雜質(zhì)的還原反應，例如：以及雜質(zhì)的還原反應，例如： 2BCl3 + 3H2 2B + 6HCl 2PCl3 + 3H2 2P + 6HCl 10801100 10801100 10801100 三氯氫硅氫還原的影響因素三氯氫硅氫還原的影響因素 1. 氫還原反應及沉積溫度氫還原反應及沉積溫度 SiHCl3和和SiCl4氫還原是吸熱反應，因此升高溫度使平衡向氫還原是吸熱反應，因此升高溫度使平衡向 吸熱一方移動，有利于硅的沉積，會使硅的結(jié)晶性能好，吸

45、熱一方移動，有利于硅的沉積，會使硅的結(jié)晶性能好， 而且表面具有光亮的灰色金屬光澤。但實際上反應溫度而且表面具有光亮的灰色金屬光澤。但實際上反應溫度 不能太高，因為：不能太高，因為： n 硅和其他半導體材料一樣，自氣相往固態(tài)載體上沉積時，硅和其他半導體材料一樣，自氣相往固態(tài)載體上沉積時， 都有一個最高溫度，當反應超過這個溫度，隨著溫度的都有一個最高溫度，當反應超過這個溫度，隨著溫度的 升高，沉積速度反而下降。升高，沉積速度反而下降。 n 溫度太高，沉積的硅化學活性增強，受到設備材質(zhì)沾污溫度太高，沉積的硅化學活性增強，受到設備材質(zhì)沾污 的可能性增強。的可能性增強。 n 對硅極為有害的對硅極為有害的

46、B、P化合物，隨著溫度增高，其還原化合物，隨著溫度增高，其還原 量也加大，這將使硅的沾污增加。量也加大，這將使硅的沾污增加。 n 過高的溫度，會發(fā)生硅的逆腐蝕反應。過高的溫度，會發(fā)生硅的逆腐蝕反應。 三氯氫硅氫還原的影響因素三氯氫硅氫還原的影響因素 2. 反應混合氣配比反應混合氣配比 在在SiHCl3氫還原過程中，由于氫還原過程中，由于H2不足，發(fā)生其它副反應。不足，發(fā)生其它副反應。 因此，因此，H2必須過量，這樣有利于提高實收率，而且產(chǎn)品結(jié)必須過量，這樣有利于提高實收率，而且產(chǎn)品結(jié) 晶質(zhì)量也較好。但是，晶質(zhì)量也較好。但是，H2和和SiHCl3的摩爾配比也不能太大，的摩爾配比也不能太大， 因為

47、：因為： a) 配比太大，配比太大，H2得不到充分利用，造成浪費。同時，氫氣量得不到充分利用，造成浪費。同時，氫氣量 太大，會稀釋太大，會稀釋SiHCl3的濃度，減少的濃度，減少SiHCl3和硅棒表面碰撞和硅棒表面碰撞 的幾率，降低硅的沉積速度，降低硅的產(chǎn)量。的幾率，降低硅的沉積速度，降低硅的產(chǎn)量。 b) 從從BCl3、PCl3氫還原反應可以看出，過高的氫還原反應可以看出，過高的H2濃度不利于濃度不利于 抑制抑制B、P的析出，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。的析出，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 c) 因此，選擇合適的配比，使之有利于提高硅的轉(zhuǎn)化率，又因此，選擇合適的配比，使之有利于提高硅的轉(zhuǎn)化率，又 有利于抑制有利于抑制

48、B、P析出。析出。 三氯氫硅氫還原的影響因素三氯氫硅氫還原的影響因素 3. 反應氣體流量反應氣體流量 在保證達到一定沉積速率的條件下，流量越大，爐產(chǎn)量在保證達到一定沉積速率的條件下，流量越大，爐產(chǎn)量 越高。流量大小與還原爐結(jié)構(gòu)和大小，特別時載體表面積越高。流量大小與還原爐結(jié)構(gòu)和大小，特別時載體表面積 大小有關(guān)。大小有關(guān)。 增大氣體流量后，使爐內(nèi)氣體湍動程度隨之增加。這將增大氣體流量后，使爐內(nèi)氣體湍動程度隨之增加。這將 有效地消除灼熱載體表面的氣體邊界層，其結(jié)果將增加還有效地消除灼熱載體表面的氣體邊界層，其結(jié)果將增加還 原反應速度，使硅的實收率得到提高，但反應氣體流量不原反應速度，使硅的實收率得

49、到提高，但反應氣體流量不 能增的太大，否則造成反應氣體在爐內(nèi)停留時間太短，轉(zhuǎn)能增的太大，否則造成反應氣體在爐內(nèi)停留時間太短，轉(zhuǎn) 化率相對降低，同時增大了干法回收崗位的工作量?；氏鄬档停瑫r增大了干法回收崗位的工作量。 4. 沉積表面積與沉積速度、實收率關(guān)系沉積表面積與沉積速度、實收率關(guān)系 硅棒的沉積表面積決定于硅棒的長度與直徑，在一定長硅棒的沉積表面積決定于硅棒的長度與直徑，在一定長 度下表面積隨硅的沉積量而增大，沉積表面積增大，則沉度下表面積隨硅的沉積量而增大，沉積表面積增大，則沉 積速度與實收率也越高。所以采用多對棒，開大直徑棒，積速度與實收率也越高。所以采用多對棒，開大直徑棒， 有利

50、于提高生產(chǎn)效率。有利于提高生產(chǎn)效率。 三氯氫硅氫還原的影響因素三氯氫硅氫還原的影響因素 5. 還原反應時間還原反應時間 盡可能延長反應時間，也就是盡可能使硅棒長粗，對提高盡可能延長反應時間，也就是盡可能使硅棒長粗，對提高 產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量都是有益的。隨著反應周期延長，沉積硅棒產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量都是有益的。隨著反應周期延長，沉積硅棒 越來越粗，載體表面越來越大，則沉積速率不斷增加，反應越來越粗，載體表面越來越大，則沉積速率不斷增加，反應 氣體對沉積面碰撞機會也越多，因而產(chǎn)量就越高。而單位體氣體對沉積面碰撞機會也越多，因而產(chǎn)量就越高。而單位體 積內(nèi)載體擴散入硅中的雜質(zhì)量相對減少，這對提高硅的質(zhì)量積內(nèi)載體

51、擴散入硅中的雜質(zhì)量相對減少，這對提高硅的質(zhì)量 有益。有益。 延長開爐周期，相對應地減少了載體的單位消耗量，并縮延長開爐周期，相對應地減少了載體的單位消耗量，并縮 短停爐、裝爐的非生產(chǎn)時間，有利于提高多晶硅的生產(chǎn)效率短停爐、裝爐的非生產(chǎn)時間，有利于提高多晶硅的生產(chǎn)效率。 6.沉積硅的載體沉積硅的載體 作為沉積硅的載體材料，要求材料的熔點高、純度高、在作為沉積硅的載體材料，要求材料的熔點高、純度高、在 硅中擴散系數(shù)小，要避免在高溫時對多晶硅生產(chǎn)沾污，又應硅中擴散系數(shù)小，要避免在高溫時對多晶硅生產(chǎn)沾污，又應 有利于沉積硅與載體的分離，因此，采用硅芯作為載體。有利于沉積硅與載體的分離，因此，采用硅芯作

52、為載體。 原料的質(zhì)量要求原料的質(zhì)量要求 三氯氫硅氫還原崗位所需的原料有三氯氫硅氫還原崗位所需的原料有：氫氣、：氫氣、 三氯氫硅、硅芯、石墨等。三氯氫硅、硅芯、石墨等。 氫氣氫氣：需要控制露點，氧含量，碳含量等。：需要控制露點，氧含量，碳含量等。 三氯氫硅三氯氫硅： 硅芯硅芯：需要控制直徑、有效長度、彎曲度，：需要控制直徑、有效長度、彎曲度， 型號：型號：N N型，電阻率等。型，電阻率等。 石墨卡座石墨卡座：光譜純、稠密質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、：光譜純、稠密質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、 無孔洞。加工件經(jīng)純水煮洗烘干，真空高溫煅無孔洞。加工件經(jīng)純水煮洗烘干，真空高溫煅 燒后備用。燒后備用。 三氯氫硅氫還原開爐過程

53、中應注意的事項三氯氫硅氫還原開爐過程中應注意的事項 在開爐過程中，應按供料表要求改條件，并在開爐過程中，應按供料表要求改條件，并 緩慢均勻緩慢均勻升硅棒電流，保持硅棒的溫度在升硅棒電流，保持硅棒的溫度在 10801100。經(jīng)常檢查控制條件是否穩(wěn)定，經(jīng)常檢查控制條件是否穩(wěn)定， 并適時調(diào)節(jié)，經(jīng)常關(guān)擦爐內(nèi)硅棒生長有無異常，并適時調(diào)節(jié)，經(jīng)常關(guān)擦爐內(nèi)硅棒生長有無異常， 以便及時處理。經(jīng)常檢查以便及時處理。經(jīng)常檢查還原底盤、電極還原底盤、電極,檢查檢查 冷卻水冷卻水是否通暢，是否通暢，水溫、水壓水溫、水壓及及操作系統(tǒng)壓力操作系統(tǒng)壓力 是否正常。是否正常。 夾層對多晶質(zhì)量的影響夾層對多晶質(zhì)量的影響 1. 1

54、. 氧化夾層氧化夾層 在還原過程中，當原料混合氣中混有水汽或氧時，則在還原過程中，當原料混合氣中混有水汽或氧時，則 會發(fā)生水解及氧化，生成一層會發(fā)生水解及氧化，生成一層SiOSiO2 2氧化層氧化層附在硅棒上，附在硅棒上， 當被氧化的硅棒又接續(xù)沉積硅時，就形成當被氧化的硅棒又接續(xù)沉積硅時，就形成“氧化夾氧化夾 層層”。在光線下能看到五顏六色的光澤。酸洗也不能。在光線下能看到五顏六色的光澤。酸洗也不能 除去這種氧化夾層，拉晶時還會產(chǎn)生除去這種氧化夾層，拉晶時還會產(chǎn)生“硅跳硅跳”。 應注意保證進入還原爐內(nèi)氫氣的純度，使應注意保證進入還原爐內(nèi)氫氣的純度，使氧含量氧含量和和水水 分分降至規(guī)定值以下，開

55、爐前一定要對設備進行認真的降至規(guī)定值以下，開爐前一定要對設備進行認真的 檢查，防止有漏水現(xiàn)象。檢查，防止有漏水現(xiàn)象。 夾層對多晶質(zhì)量的影響夾層對多晶質(zhì)量的影響 2. 溫度夾層溫度夾層 在還原過程中，在比較低的溫度進行時，此時沉積硅在還原過程中，在比較低的溫度進行時，此時沉積硅 為無定形硅，此時提高反應溫度繼續(xù)沉積時，就形成為無定形硅，此時提高反應溫度繼續(xù)沉積時，就形成 了了暗褐色的溫度夾層暗褐色的溫度夾層（因為這種夾層很大程度受溫度（因為這種夾層很大程度受溫度 的影響，因此成為的影響，因此成為“溫度夾層溫度夾層”）。它是一種疏松、）。它是一種疏松、 粗糙的夾層，中間常常有許多氣泡和雜質(zhì)。用酸腐

56、蝕粗糙的夾層，中間常常有許多氣泡和雜質(zhì)。用酸腐蝕 都無法處理掉，拉晶溶料時重則也會發(fā)生都無法處理掉，拉晶溶料時重則也會發(fā)生“硅跳硅跳”。 應注意：啟動完成進料時，要保持反應溫度，緩慢通：啟動完成進料時，要保持反應溫度，緩慢通 入混合氣，在正常反應過程中緩慢升電流，使反應溫入混合氣，在正常反應過程中緩慢升電流，使反應溫 度穩(wěn)定，不能忽高忽低。突然停電或停爐時，要先停度穩(wěn)定，不能忽高忽低。突然停電或停爐時，要先停 混合氣?；旌蠚?。 多晶硅下游產(chǎn)品簡介 太陽能電池的原理太陽能電池的原理 太陽光照在半導體太陽光照在半導體p-n結(jié)上，形成新的空穴結(jié)上，形成新的空穴-電電 子對，在子對，在p-n結(jié)電場的作

57、用下，空穴由結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向區(qū)流向 p區(qū)，電子由區(qū)，電子由p區(qū)流向區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成區(qū)，接通電路后就形成 電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。 太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種 是光是光熱熱電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光電直接電直接 轉(zhuǎn)換方式。轉(zhuǎn)換方式。 光光熱熱電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射 產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱太陽能集熱 器器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣， 再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。 光光電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用