1、改良西门子法是目前主流的生产方法
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。
在未来15-20年内，采用改良西门子法工艺投产多晶硅的资金将超过1,000亿美元，太阳能级多晶硅的生产将仍然以改良西门子法为主，改良西门子法依然是目前生产多晶硅最为成熟、最可靠、投产速度最快的工艺，与其他类型的生产工艺处于长期的竞争状态，很难相互取代。尤其对于中国的企业，由于技术来源的局限性，选择改良西门子法仍然是最现实的作法。在目前高利润的状况下，发展多晶硅工艺有一个良好的机遇，如何改善工艺、降低单位能耗是我国多晶硅企业未来所面临的挑战。
2、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,НС1返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。
在西门子改良法生产工艺中，一些关键技术我国还没有掌握，在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了，不仅提炼成本高，而且环境污染非常严重。在“十一五”期间，为实现采用改良西门子工艺的多晶硅的产业化，建议开展下述课题研究：基于SiHCl3氢还原法的低电耗多晶硅生成反应器技术；干法回收中H2、HCl、SiHCl3、SiCl4混合气体大能力无油润滑加压装置；SiCl4氢化反应器进料系统控制技术装置；大型多侧线SiHCl3高效提纯技术装置；千吨级多晶硅生产系统自动控制组态技术。
西门子法主要分为三个关键过程:一是硅粉和氯化氢在流化床上进行反应以形成中间化合物三氯氢硅(TCS);二是将三氯氢硅进行分馏以获得ppb级高纯的状态;三是将超纯三氯氢硅用氢气通过化学气相沉积(CVD)还原成所需的产品--
半导体级多晶硅。
西门子法也称三氯氢硅精馏法,因此法由西门子公司发明而得名[10].西门子法是目前生产多晶硅,特别是单晶硅用多晶硅的主要方法,其主要流程见图3.
图3 西门子法生产多晶硅流程简图
Fig·3 The general flow chart ofpolysilicon production by siemens process 如图,首先将工业硅粉碎,在流化床反应器中与HCl气体混合并发生反应(350℃)Si+3HCl→SHi Cl3+H2,由于SHi Cl3在30℃下呈液态,所以很容易与氢气分离.将得到的SHi Cl3精馏与其它杂质的氯化物分离.经过提纯后的SHi Cl3在高温(1 100~1 200℃)进行化学气相沉积(简称VCD),得到6N~10N的电子级多晶硅棒.
改良西门子法
1955年，西门子公司成功开发了利用H2还原SiHCl3在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术，并于1957年开始了工业规模的生产，这就是通常所说的西门子法。在西门子法工艺的基础上，通过增加还原尾气干法回收系统、SiCl4
氢化工艺，实现了闭路循环，于是形成了改良西门子法——闭环式SiHCl3氢还
原法。改良西门子法的生产流程是利用氯气和氢气合成H C l（或外购HCl），HCl 和工业硅粉在一定的温度下合成SiHCl3，然后对SiHCl3进行分离精馏提纯，提纯后的SiHCl3在氢还原炉内进行化学气相沉积反应得到高纯多晶硅。改良西门子法包括五个主要环节：即SiHCl3合成、SiHCl3精馏提纯、SiHCl3的氢还原、尾气的回收和SiCl4的氢化分离。该方法通过采用大型还原炉，降低了单位产品的能耗。通过采用SiCl4氢化和尾气干法回收工艺，明显降低了原辅材料的消耗。改良西门子法是目前生产多晶硅最为成熟、投资风险最小、最容易扩建的工艺，国内外现有的多晶硅厂大多采用此法生产太阳能级与电子级多晶硅。所生产的多晶硅占当今世界生产总量的70%～80%。改良西门子法生产多晶硅属高能耗的产业，其中电力成本约占总成本的70%左右。
(1)改良西门子法。改良西门子法是以HCl（或Cl2、H2）和冶金级工业硅为原料，
由SiHCl3氢还原生产多晶硅。西门子法目前已改良发展到第三代技术。第一代技术只对还原炉中未反应的氢气进行回收利用，只适合于百吨以下规模生产。第二代是在第一代的基础上，实现了SiCl4的回收利用，增加沉积速度，从而扩大生产。第三代技术通过采用活性炭吸附法或冷SiCl4溶解HCl法，解决了干法回收氯化氢技术，将得到的干燥的HCl又进入流化床反应器与冶金级硅反应，从而实现了完全闭路循环生产，适用于现代化年产1000T以上规模的多晶硅生产。其具体生产工艺流程见图1。
