（转帖）谈多晶硅生产工艺

谈多晶硅生产工艺（一）国内外多晶硅生产的主要工艺技术
1，改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法
   改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。
国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。
2，硅烷法——硅烷热分解法
    硅烷（SiH4）是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。但美国Asimi和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。
3，流化床法
    以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。
制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与成本低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。唯一的缺点是安全性差，危险性大。其次是产品纯度不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。
此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。目前世界上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。此法比较适合生产价廉的太阳能级多晶硅。
4，太阳能级多晶硅新工艺技术
    除了上述改良西门子法、硅烷热分解法、流化床反应炉法三种方法生产电子级与太阳能级多晶硅以外，还涌现出几种专门生产太阳能级多晶硅新工艺技术。
1）冶金法生产太阳能级多晶硅
据资料报导[1]日本川崎制铁公司采用冶金法制得的多晶硅已在世界上最大的太阳能电池厂（SHARP公司）应用，现已形成800吨/年的生产能力，全量供给SHARP公司。
主要工艺是：选择纯度较好的工业硅（即冶金硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中去除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。
2）气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅
据资料报导[1]以日本Tokuyama公司为代表，目前10吨试验线在运行，200吨半商业化规模生产线在2005-2006年间投入试运行。
主要工艺是：将反应器中的石墨管的温度升高到1500℃，流体
三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注入，在石墨管内壁1500℃高温处反应生成液体状硅，然后滴入底部，温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。
3）重掺硅废料提纯法生产太阳能级多晶硅
据美国Crystal Systems资料报导[1]，美国通过对重掺单晶硅生产过程中产生的硅废料提纯后，可以用作太阳能电池生产用的多晶硅，最终成本价可望控制在20美元/Kg以下。
（二）目前国内外多晶硅生产现状
1，国外多晶硅生产现状[1]
目前国外多晶硅生产在质量上已能满足大规模集成电路用直拉单晶硅和电力电子器件用的区熔单晶硅的要求，并不断以新工艺技术、向更大规模化、更低生产成本方向发展。见表1。几大公司垄断了多晶硅生产技术，保持各自的份额，同时满足了不断发展的各种半导体硅芯片的需要。
                                                         表1 国外多晶硅公司生产现状
公司
国别
原料工艺反应器
产品
形状
产品
定位
2004年
产 量
2005年
产量预期
Hemlock
美国
HCL+工业硅
西门子工艺与反应器
棒状
电子级
7000
7800
TokuYama
日本
H2+CL2+工业硅
西门子工艺与反应器
棒状
电子级
4800
4800
WacKer
德国
H2+CL2+工业硅
西门子工艺与反应器
棒状
电子级
4600
5000
Asimi
美国
SiH4, SiH4 热分解工艺
西门子反应器
棒状
电子级
2400
2400
SGS
美国
SiH4, SiH4 热分解工艺
西门子反应器
棒状
电子级
2200
2200
三菱
日本
H2+CL2+工业硅
西门子工艺与反应器
棒状
电子级
1600
1600
三菱
日本
H2+CL2+工业硅
西门子工艺与反应器
棒状
电子级
1200
1200
Memc
意大利
SiHCL3
西门子工艺与反应器
棒状
电子级
1000
1000
Sumi tomo
日本
H2+CL2+工业硅
西门子工艺与反应器
棒状
电子级
700
700
Memc
美国
Na Al H2 H2SiF6
流化床反应器
粒状
太阳能
1500
1500
合 计
27000
28200