關(guān)于多晶硅生產(chǎn)工藝流程的簡單介紹

多晶硅生產(chǎn)工藝流程,多晶硅最主要的工藝包括，三氯氫硅合成、四氯化硅的熱氫化（有的采用氯氫化），精餾，還原，尾氣回收，還有一些小的主項，制氫、氯化氫合成、廢氣廢液的處理、硅棒的整理等等。
主要反應(yīng)包括：Si+HCl---SiHCl3+H2（三氯氫硅合成）;SiCl4+H2---SiHCl3+HCl（熱氫化）;SiHCl3+H2---SiCl4+HCl+Si（還原）多晶硅是由硅純度較低的冶金級硅提煉而來，由于各多晶硅生產(chǎn)工廠所用主輔原料不盡相同，因此生產(chǎn)工藝技術(shù)不同；進而對應(yīng)的多晶硅產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟指標、產(chǎn)品質(zhì)量指標、用途、產(chǎn)品檢測方法、過程安全等方面也存在差異，各有技術(shù)特點和技術(shù)秘密，總的來說，目前國際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統(tǒng)工藝有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。改良西門子法是目前主流的生產(chǎn)方法，采用此方法生產(chǎn)的多晶硅約占多晶硅全球總產(chǎn)量的85％。但這種提煉技術(shù)的核心工藝僅僅掌握在美、德、日等7家主要硅料廠商手中。這些公司的產(chǎn)品占全球多晶硅總產(chǎn)量的90%，它們形成的企業(yè)聯(lián)盟實行技術(shù)封鎖，嚴禁技術(shù)轉(zhuǎn)讓。短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)壟斷封鎖的局面不會改變。

西門子改良法生產(chǎn)工藝如下：

這種方法的優(yōu)點是節(jié)能降耗顯著、成本低、質(zhì)量好、采用綜合利用技術(shù)，對環(huán)境不產(chǎn)生污染，具有明顯的競爭優(yōu)勢。改良西門子工藝法生產(chǎn)多晶硅所用設(shè)備主要有：氯化氫合成爐，三氯氫硅沸騰床加壓合成爐，三氯氫硅水解凝膠處理系統(tǒng)，三氯氫硅粗餾、精餾塔提純系統(tǒng)，硅芯爐，節(jié)電還原爐，磷檢爐，硅棒切斷機，腐蝕、清洗、干燥、包裝系統(tǒng)裝置，還原尾氣干法回收裝置；其他包括分析、檢測儀器，控制儀表，熱能轉(zhuǎn)換站，壓縮空氣站，循環(huán)水站，變配電站，凈化廠房等。

（1）石英砂在電弧爐中冶煉提純到98%并生成工業(yè)硅，
其化學(xué)反應(yīng)SiO2+C→Si+CO2↑

（2）為了滿足高純度的需要，必須進一步提純。把工業(yè)硅粉碎并用無水氯化氫(HCl)與之反應(yīng)在一個流化床反應(yīng)器中，生成擬溶解的三氯氫硅(SiHCl3)。
其化學(xué)反應(yīng)Si+HCl→SiHCl3+H2↑
反應(yīng)溫度為300度，該反應(yīng)是放熱的。同時形成氣態(tài)混合物(Н2,НС1,SiНС13,SiC14,Si)。

（3）第二步驟中產(chǎn)生的氣態(tài)混合物還需要進一步提純，需要分解:過濾硅粉，冷凝SiНС13,SiC14，而氣態(tài)Н2,НС1返回到反應(yīng)中或排放到大氣中。然后分解冷凝物SiНС13,SiC14，凈化三氯氫硅（多級精餾）。

（4）凈化后的三氯氫硅采用高溫還原工藝，以高純的SiHCl3在H2氣氛中還原沉積而生成多晶硅。
其化學(xué)反應(yīng)SiHCl3+H2→Si+HCl。

多晶硅的反應(yīng)容器為密封的，用電加熱硅池硅棒（直徑5-10毫米，長度1.5-2米，數(shù)量80根），在1050-1100度在棒上生長多晶硅，直徑可達到150-200毫米。

這樣大約三分之一的三氯氫硅發(fā)生反應(yīng)，并生成多晶硅。剩余部分同Н2,НС1,SiНС13,SiC14從反應(yīng)容器中分離。這些混合物進行低溫分離，或再利用，或返回到整個反應(yīng)中。氣態(tài)混合物的分離是復(fù)雜的、耗能量大的，從某種程度上決定了多晶硅的成本和該3工藝的競爭力。

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