电子级多晶硅生产技术
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多晶硅工艺生产技术概述摘要多晶硅是一种重要的材料,广泛用于半导体工业和太阳能电池等领域。
本文对多晶硅的工艺生产技术进行了概述,包括多晶硅材料的制备、熔炼和晶体生长等关键步骤。
同时介绍了多晶硅晶体的质量评估和后续加工工艺。
通过对多晶硅工艺生产技术的了解,可帮助读者更好地理解多晶硅的生产过程和相关技术。
引言多晶硅是由高纯度硅原料制备而成的硅单质,具有晶体结构的特点。
多晶硅作为一种重要的材料,在半导体工业和太阳能电池等领域有广泛应用。
多晶硅的制备过程包含多个关键步骤,包括材料制备、熔炼和晶体生长等。
多晶硅材料的制备多晶硅的制备主要通过化学气相沉积(CVD)法或者物理气相沉积(PVD)法来实现。
CVD法是指通过化学反应在基片表面沉积硅原子,形成多晶硅材料。
PVD 法则是指通过物理手段,如蒸发或溅射,将高纯度硅材料沉积在基片表面。
在材料制备的过程中,首先需要选择高纯度的硅原料。
通常使用的硅原料有气相、硅石和冶炼石英等。
其中气相硅原料的纯度最高,能够保证制备出高品质的多晶硅材料。
多晶硅的熔炼多晶硅的熔炼是制备多晶硅的关键步骤之一。
常用的熔炼方法有梯级熔炼法和等离子熔炼法。
梯级熔炼法是指将高纯度硅原料放入一系列熔炼炉中进行熔炼。
在炉中,硅原料逐渐熔化,并逐步减小杂质含量。
最后得到高纯度的多晶硅。
等离子熔炼法是指通过等离子体技术将硅原料加热至高温,使其熔化。
等离子熔炼法具有熔化速度快和杂质去除效果好的特点,是目前多晶硅熔炼的常用方法。
多晶硅的晶体生长多晶硅晶体生长是多晶硅制备的最后一步。
在晶体生长过程中,需要通过控制温度和各种气体流动来控制晶体的生长速率和晶格结构。
多晶硅晶体生长的方法有凝固生长法和气相损失生长法。
凝固生长法是指通过在熔融硅上方降温使其凝固成晶体。
气相损失生长法是指通过化学气相沉积法在晶体基片上沉积硅原子,形成多晶硅晶体。
多晶硅晶体的质量评估多晶硅晶体的质量评估是非常重要的。
常用的评估方法有晶体结构分析、杂质测量和电学性质测试等。
多晶硅生产工艺多晶硅是一种重要的半导体材料,广泛应用于电子、光伏等领域。
多晶硅的生产过程主要包括硅矿原料的提取和净化、硅的还原和晶体生长、硅棒的切割和制片等环节。
首先,硅矿原料的提取和净化是多晶硅生产的第一步。
多晶硅的主要原料是石英矿石,常见的有石英、石英砂等。
首先,将硅矿矿石进行破碎,得到较小的石英颗粒。
然后,通过重力分选、磁选等方法去除其中的杂质,提高石英的纯度。
此外,还可以通过化学法进行浸出、溶解等处理,进一步提纯石英。
接下来,是硅的还原和晶体生长过程。
净化后的石英颗粒与碳粉(还原剂)一起放入电炉,通过高温还原反应得到多晶硅。
在高温下,碳粉与石英颗粒反应生成一氧化碳和二氧化硅,其中一氧化碳还原过程中生成的硅蒸气会在冷却的条件下凝结成硅颗粒。
这些硅颗粒会逐渐堆积成多晶硅块,即锭。
在晶体生长过程中,会使用锭来制备硅棒。
首先,锭经过淬火处理,使硅颗粒的结构更加致密。
然后,将锭放入石英坩埚中,在高温下进行熔化。
通过控制温度梯度和坩埚的旋转速度,使熔融的硅颗粒在坩埚内缓慢生长。
这个过程通常称为Czochralski法生长。
最后,是硅棒的切割和制片。
通过机械切割或者电火花切割等方法,将硅棒切割成合适的长度。
然后,将切割后的硅棒进行表面处理,去除表面的氧化层。
最后,将硅棒切割成合适厚度的硅片,用于电子器件的制造。
总的来说,多晶硅生产工艺主要包括硅矿原料的提取和净化、硅的还原和晶体生长、硅棒的切割和制片等几个阶段。
该工艺需要高温条件并且对控制温度、压力、纯度等都有一定的要求。
多晶硅的生产工艺在不断改进中,以提高产能和降低成本,为多晶硅的广泛应用提供更好的支持。
电子级多晶硅生产精馏方案2014年复产后,对除低沸精馏塔T108&T104/105塔操作参数进行降压优化操作,目前从T105F取样和产品TCS储罐取样分析结果看,B含量绝大部分达到1ppbw以下,而T108和T103/104/106三级精馏塔操作参数控制较稳定。
为了进一步降低产品TCS中的B含量,稳定产出电子级多晶硅产品,精馏工艺需作调整。
一、参数优化1、精馏原理精馏原理是利用混合物各组分的挥发度不同实现物料的分离,操作中,物料间的相对挥发度越大越容易分离,相对挥发度越小越难分离,当相对挥发度等于1时,不能用普通的精馏分离。
图一为BCl3、PCl3与TCS在不同温度时的蒸汽压之比趋势图(理想状态时可视为相对挥发度):图一BCl3、PCl3与TCS在不同温度下的蒸汽压之比趋势图从图一可看出,BCl3、PCl3和TCS的相对挥发度随温度的升高而降低。
在液态氯硅烷中,沸点比TCS高的物质主要有金属氯化物、大部分P化合物和少量的B 化合物,因无相对挥发度的数据,以其标准状况下的沸点作为参考,考虑其在精馏各塔中的分布。
表一为氯硅烷中各种B/P及金属氯化物的沸点统计表:表一此外,还有三种化合物在表一中未体现:PH3,沸点-84℃;BHCl2,沸点-17.5℃;B2H6,沸点-93℃。
从表一看出,沸点比TCS低的硼化物有3种,磷化物有3种,最接近的是沸点25℃的(CH3)2PH;沸点比TCS高的硼化物有3种,磷化物有10种,最接近的是沸点为37.8℃的(CH3)3P;沸点介于TCS/STC间的有4种。
值得注意的是,PH3和B2H6的沸点与HCl(-85℃)较为接近,在CDI系统中HCl采用氯硅烷吸收,而PH3和B2H6有可能混在回收氢中;CH3BCl2和BCl3的沸点与DCS沸点非常接近,且在各种模拟文献中,氯硅烷中B的主要存在形式是BCl3,因此控制系统中的DCS含量也比较关键。
P+H2→PH3PCl 3+H2→PH3+HCl在精馏塔操作中,回流比的大小对精馏有较大影响,回流比越大对产品质量较好,但增加操作费用,且对于固定精馏塔回流量超过运行负荷会导致液泛,而回流比太小产品质量不合格,操作中需选择适宜的回流比。
2018年11月电子级多晶硅生产技术探讨沈长丽张戈潘晓磊张晓丹赵静(河南硅烷科技发展股份有限公司,河南许昌461700)摘要:本文主要结合我公司目前所掌握的硅烷法多晶硅生产技术和国外先进技术,对电子级多晶硅生产关键改良技术进行了全面的分析和探究,进而为实现我国电子工业持久稳定发展,提高其生产效率和生产效益作为准确的参考依据。
关键词:电子级多晶硅;关进技术;探讨分析作为电子工业的基础原材料,近年来,多晶硅一直受到电子发展基金的高度重视,并多次安排相关项目给予支持,如:多晶硅生产技术研发、生产装备研发以及支持多晶硅检测平台建设等,这其中,尤以多晶硅生产技术研发最为重要,其对于我国电子工业的可持续发展有着很大的促进作用,因此,对电子级多晶硅生产技术进行深入的探究,很有必要。
1国内外相关领域技术发展水平和趋势目前,全球电子级多晶硅生产工艺线路主要以改良西门子工艺、硅烷法工艺、流化床工艺为主,这其中,由于流化床颗粒工艺无法全面控制产品杂质,所以也就不能生产出优质的电子级多晶硅,改良西门子工艺主要是采用三氯氢硅在还原炉中进行化学气相沉积实验来生产多晶硅,也是国内主流工艺,但是在这一过程中,多晶硅的产品质量始终未能得到有效改善,到目前为止我国还未能完全掌握改良西门子法生产电子级多晶硅的核心技术。
而硅烷生产工艺则主要适用于直拉单屏,和区熔单屏的制造,因其将高纯硅烷作生产原料,所产出的多晶硅最高可达11N ,因此硅烷法工艺是生产高端电子级多晶硅产品的首选。
在我国,电子级多晶硅生产的企业有很多,以河南硅烷科技发展股份有限公司为例,其在生产电子级多晶硅时,主要采用了以硅烷CVD 法工艺,该工艺生产的硅产品不仅质量高、产品低,而且还能满足国家所提偿的环保节能需求。
因为该工艺在实际运用时,通过采用低能耗的CVD 热解工艺,大大减少了多晶硅在生产过程中所产生的能源消耗现象,并且所利用的反应设备也是带有冷却夹套的最新型仪器,在多晶硅形成阶段,可以有效的控制炉内热场分布,避免无定形硅出现分解或夹带现象,进以最大化保障金属杂质含量可以与电子级多晶硅生产标准相吻合。
电子级多晶硅生产技术浅谈摘要:在工业生产中,对于电子级多晶硅的需求量是非常大的,其质量对电子产品的电路级功能、二极管功能等有着重要的影响。
所以,想要保证工业生产中电子产品的质量,就需要确保电子级多晶硅产品的质量。
由此,论文先对电子级多晶硅生产工艺做了简要分析,进而深入研究与分析了现阶段电子级多晶硅的生产技术,以供借鉴。
关键词:电子级多晶硅;还原炉;生产技术;精馏;分析前言随着现代科学技术的快速发展,电子工业生产中对于电子级多晶硅的需求不断增大,但现阶段的电子级多晶硅生产技术还存在一定的缺陷问题,如提纯效率不高、污染大及生产成本高等。
为了更好地满足当前社会发展对于产品质量和数量等方面的实际需要,还需要进一步加大对电子级多晶硅生产技术的研究与探索,不断提升其生产技术水平,促进产品质量和效率的提升,从而更好地满足实际需要。
一、电子级多晶硅生产工艺就目前来看,许多制造企业在生产多晶硅时大多选用改良西门子法和流化床颗粒硅法实现的。
流化床颗粒硅法在实际生产过程中对于产品杂质的控制存在一定的难度,这与电子级多晶硅的生产不相符。
电子级多晶硅生产中所采用的改良西门子法主要包含了两种不同的工艺,一种是三氯氢硅生产工艺,一种是硅烷生产工艺。
其中前者主要以直拉单晶和区熔单晶作为高纯硅料实现生产的,其所生产的产品具有较高的纯度,也因此该生产工艺受到许多企业的青睐,尽管如此,但这种工艺在实际生产过程中会产生对环境污染较大的有害物质,且生产成本较高。
硅烷生产工艺则是以石英钟罩内的硅烷化学气相沉积来实现生产的,尽管这种工艺在生产过程中能耗较低,但存在其他额外的损耗,整体生产成本也比较高,再加上硅烷生产具有较高的危险性,也因此使得该工艺的应用受到一定的制约。
由上述可知,现阶段的电子级多晶硅生产工艺仍然存在一定的缺陷问题,所以,制造企业需要结合自身生产的实际需求和生产环境的实际情况,具有针对性的选择与之相符合的生产工艺,同时加以改进和优化,以确保电子级多晶硅的生产质量和效率。
电子级多晶硅的生产工艺目录摘要........................................................1. 1引言. (1)2 多晶硅技术的特殊性及我国的差距 (1)2.1 多晶硅技术的特殊性 (1)3 主要的多晶硅生产技术选择 (2)3.1 SiCl4法 (2)3.2 SiH2Cl2法 (3)3.3 SiH4法 (3)3.4 SiHCl3法 (4)4 电子级多晶硅流程 (5)4.1 第一代SiHCl3的生产流程 (5)4.2 第二代多晶硅的生产流程 (7)4.3 第三代多晶硅生产流程 (8)5 流床反应器和自由空间反应器 (10)6 结论 (11)7致谢 (11)参考文献 (12)电子级多晶硅的生产工艺摘要:就建设1000t电子级多晶硅厂的技术进行了探讨。
对三氯氢硅法、四氯化硅法、二氯二氢硅法和硅烷法生产的多晶硅质量、安全性、运输和存贮的可行性、有用沉积比、沉积速率、一次转换率、生长温度、电耗和价格进行了对比;对还原或热分解使用的反应器即钟罩式反应器、流床反应器和自由空间反应器也进行了比较。
介绍了用三氯氢硅钟罩式反应器法生产多晶硅三代流程。
第三代多晶硅流程适于1000t/a级的电子级多晶硅生产。
关键词多晶硅;三氯氢硅法;硅烷法;流程;生产1.引言:根据电子级多晶硅的需求,世界及中国电子级多晶硅的生产能力,市场竞争形势,多晶硅的体纯度和表面纯度以及生产成本。
提出了占领市场必须具备的质量标准,能源消耗和材料消耗指标以及最终生产成本。
本文将进一步讨论目前电子级多晶硅的各种关键技术和这些技术对比,从而提出在建设我国1000t电子级多晶硅工厂的技术建议。
2 多晶硅技术的特殊性及我国的差距2.1 多晶硅技术的特殊性电子级多晶硅的发展经历了将近50年的历程。
各国都在十分保密的情况下发展各自的技术。
国外有人说参观一个多晶硅工厂甚至比参观一个核工厂还要难,可见其保密性之严。
浅谈电子级多晶硅生产技术分析摘要:电子级多晶硅是一种高纯的硅材料,因其纯度要求达到11N以上,因此要比光伏级多晶硅纯度至少提高2-3个数量级,两者之间存在显著的品质差异。
突破电子级多晶硅核心技术,关键还是技术创新,优化改进生产技术和质量控制技术,在产品生产制造、装置稳定运行等各环节的过程控制上做到精益求精,并通过成百上千次的科学实验,才能生产出合格、适销对路的电子级多晶硅产品,实现电子级多晶硅国产化的战略目标。
关键词:电子级多晶硅;生产技术;因素;发展策略引言电子级多晶硅可分为电子级融合用多晶硅和电子级直接牵引用多晶硅。
电子区融合的多晶硅质量要求比较严格,区融合法生产的单晶硅氧碳含量低,载体浓度低,电阻较高,主要适用于IGBT、高压整流、晶闸管等高压半导体的制造Rafah生产的单晶硅片广泛用于集成电路内存、微处理器、移动芯片和低压晶体管、电子设备等电子产品。
且用途更广泛,电子直接牵引用多晶硅市场占90%以上。
电子级多晶硅材料熔化后,通过拉伸得到半导体单晶棒,然后通过研磨、线性切割、倒角、研磨、腐蚀、热处理、边缘抛光、前抛光、清洗、拉伸等方式制造。
然后通过氧化、沉积、雕刻、蚀刻、注入/扩散离子等方式制造。
,然后通过切割、封装、试验等方式制造。
然后应用到下游的最终产品中[1]。
1.电子级多晶硅生产技术原理世界上80%的多晶硅公司都在使用改进的西门子工艺(闭环三氯化氢硅氢还原工艺)。
经过数十年的发展,改良西门子工艺技术不断成熟,能耗不断降低,生产成本大幅降低。
该工艺与传统的硅烷工艺相比,生产效率高,工艺安全风险小。
该工艺的主要技术原理是将低纯度的硅粉与氯化氢反应生成三氯氢硅,三氯氢硅经蒸馏过程提纯,然后用氢气将三氯氢硅还原为硅,还原后的硅经过化学气相淀积(CVD)变成多晶硅棒,经后处理工艺如破碎、酸洗、水洗和包装,获得了一种超纯的电子多晶硅。
2.电子级多晶硅生产技术分析2.1原辅料的控制原材料的质量直接影响产品质量,因此在生产前需要对原材料进行控制。
多晶硅生产技术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。
新一代低成本多晶硅工艺技术研究空前活跃。
除了传统工艺及技术升级外,还涌现出了几种专门生产太阳能级多晶硅的新工艺技术,主要有:改良西门子法的低价格工艺;冶金法从金属硅中提取高纯度硅;高纯度SiO2直接制取;熔融析出法;还原或热分解工艺;无氯工艺技术,Al-Si溶体低温制备太阳能级硅;熔盐电解法等。
多晶硅生产工艺:1 杜邦法2 贝尔法3 西门子法4 U.C.C法硅烷法5 其他西门子法:氯化SI+HCL---SIHCL3+SICL4还原SIHCL3+H2---SI+HCL氢化SICL4+H2---SIHCL3+HCL20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,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。
多晶硅工艺生产技术概述多晶硅(Polycrystalline silicon,简称Poly-Si)是一种用于太阳能电池、集成电路等领域的重要材料,其制备工艺主要包括气相沉积法和自然气化法两种。
以下是对多晶硅工艺生产技术的概述。
气相沉积法是多晶硅的主要制备方法之一、该方法通过将硅源气体(通常是三氯化硅或硅氢化合物)与载气(通常是氢气)在高温下反应,使得硅在基片上沉积并形成多晶硅薄膜。
具体工艺流程如下:1.基片准备:选用高纯度的硅片作为基片,将其表面进行清洗和处理,以确保多晶硅的质量和纯度。
2.基片预处理:将基片放置在预处理炉中,进行预热处理,以去除背面的化学草胎和金属杂质。
3.多晶硅沉积:将预处理后的基片放置在反应炉中,与硅源气体和载气进行反应。
在高温下,硅源气体分解生成硅原子,然后在基片上沉积形成多晶硅薄膜。
同时,通过控制反应温度、气体流量和压力等参数,可以控制多晶硅薄膜的形貌和性质。
4.多晶硅退火:对沉积的多晶硅薄膜进行退火处理,以去除内部应力和晶界缺陷,提高材料的结晶度和电子迁移率。
5.薄膜处理:对退火后的多晶硅薄膜进行磨削和抛光处理,使其达到所需的厚度和光洁度。
通过气相沉积法制备的多晶硅具有较高的纯度和电子迁移率,适用于制备高性能的太阳能电池、集成电路等器件。
另一种多晶硅的制备方法是自然气化法。
该方法利用金属硅与氢气在高温下反应生成氯化硅和硅,然后经过凝结和化学纯化等步骤得到多晶硅。
具体工艺流程如下:1.原料处理:将金属硅进行粉碎和清洗处理,以去除杂质和氧化物。
2.反应:将处理后的金属硅与氢气在高温下反应,生成氯化硅和硅。
3.凝结:通过控制反应温度和压力,使得氯化硅在凝固器中凝结成固体。
4.纯化:对凝结的氯化硅进行化学方法或物理方法的纯化,去除杂质和杂质。
5.氯化还原:将纯化后的氯化硅与金属硅在高温下反应,还原生成多晶硅。
6.处理:对得到的多晶硅进行处理,以去除残留的气体和杂质。
通过自然气化法制备的多晶硅在纯度和性能上可以达到较高水平,适用于大规模工业生产,并且具有较低的成本。
多晶硅的生产工艺及设备
多晶硅,又称为多晶硅材料,是一种半导体材料,主要用于制造太阳能电池、集成电路、液晶显示器等电子产品。
多晶硅的生产工艺及设备是制造多晶硅材料的重要过程,下面将介绍多晶硅的生产工艺及设备。
多晶硅的生产工艺主要包括三个步骤:硅粉制备、多晶硅生长和多晶硅切片。
硅粉制备是将高纯度硅块研磨成微米至毫米级的细粉末,并按照一定比例与电子级氢气混合。
多晶硅生长是将氢化硅气体在高温高压的条件下沉积在硅衬底上,形成多晶硅晶粒。
多晶硅切片是将多晶硅晶块进行机械或化学切割,制成薄片,用于制造太阳能电池、集成电路、液晶显示器等电子产品。
多晶硅的生产设备包括硅粉制备设备、多晶硅生长设备和多晶硅切片设备。
硅粉制备设备主要有球磨机、振动磨机、风力磨机等,用于将高纯度硅块研磨成硅粉。
多晶硅生长设备主要有气相沉积设备、区熔设备、退火设备等,用于将氢化硅气体沉积在硅衬底上,形成多晶硅晶粒。
多晶硅切片设备主要有机械切割机、钻床、拉磨机等,用于将多晶硅晶块切割成薄片。
总之,多晶硅的生产工艺及设备是制造多晶硅材料的重要过程,其质量和效率决定了多晶硅材料的品质和成本。
随着技术的不断发展,多晶硅的生产工艺及设备也在不断创新和提升,以满足电子产品对多晶硅材料的需求。
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工业生产化 工 设 计 通 讯Industrial ProductionChemical Engineering Design Communications·172·第45卷第4期2019年4月多晶硅是人类高科技产品的重要原材料,直接影响电子产品二极管、电路级的功能。
近年来太阳能技术的高度发展,太阳能电池对于多晶硅也产生了较大的需求。
所以,对于多晶硅的提出,以及电子级多晶硅的生产技术,近年来得到了广泛的探讨,其中越发凸显出提纯效率、环境污染、成本等方面的问题。
所以,本文以电子级多晶硅在全球实践和研究领域的发展,对电子级多晶硅关键生产技术进行探讨。
1 国内外相关领域技术发展水平和趋势目前工业实践领域对于电子级多晶硅的生产方式,主要为三类:一是改良西门子法。
该方法主要是借助HCI 与硅粉进行结合,形成SiHCl 3,然后再将SiHCl 3进行提纯,从而获得高纯度的电子级多晶硅。
该方法的主要优势在于成本低、效率高,提纯效果相对较好,而且对环境的污染相对较低。
不过,其劣势同样明显,那就是改良西门子法所生产的电子级多晶硅,在产品质量上一直不尽如人意;二是硅烷法,该方法实质上是指以多种硅烷结合方式进行提纯的方法类别,其中包括硅化镁法、歧化法等。
从应用来看,目前生产领域主要采取三种方法,分别是NaALH 4、Mg 2Si 、4SiHCl 3,而从实践效果来看,该方式提纯的电子级多晶硅质量相对较为突出,环保方面虽然劣于改良西门子法,但是也符合国家标准。
但核心问题在于能源消耗较为严重;三是流化床冶金法,该方法在成本、能耗、生产效率、污染,甚至是投资建设成本上,都有着明显的优势。
但是,由于技术切线,流化床冶金法目前仅能够生产太阳能级多晶硅,所以应用局限性相对较大。
从上述三种工业生产领域主要采取的方法来看,以改良西门子法的应用最为广泛,硅烷法大多应用在需要生产更高纯度多晶硅时使用,而流化床冶金法则局限于产品的应用领域。
虽然光伏产业虽然发展迅速,但整体技术模式仍旧不够成熟,所以,流化床冶金法的应用较少。
而由此综合来看,对电子级多晶硅生产技术的改良和探讨,无疑是基于硅烷法更具有现实意义。
原因在于该方式的技术局限相对较低,也不会对环境等方面监管需求构成影响。
意味着仅需要通过相应技术的改良,降低硅烷法的成本即可。
反观改良西门子法和流化床冶金法,两者存在着先天的技术局限,而技术的突破带有较强的不可控性,无论是成本还是改良周期均更加难以掌控。
2 电子级多晶硅关键生产技术分析电子级多晶硅生产的关键技术主要是硅烷、氢气控制、无定形硅的产生、以及电流和电压的控制,只有做好这些方面的控制,才能够提高多晶硅产品的质量。
2.1 硅烷、氢气在不同时间段的最佳流量和摩尔配比硅烷法主要采取化学原料为硅烷和H 2,硅烷一般为两种,分别是SiH 4和Si 2H 6。
由于原材料的特殊性,通常在使用硅烷和H 2时,多会调节投放的时间和用量,从而达到效率的最优化。
从目前应用来看,生产领域主要采用新型12对棒还原炉对两者进行调节。
该技术是指通过直流电的控制实现对于能耗的影响,同时还可以精准促进电子级多晶硅,实现质量的提升。
其主要原理则是通过对于硅棒的刺激,使其体积变大,在膨胀过程中刺激内部温度,继而实现形态的变化。
而在此过程中,新型12对棒还原炉进行持续有效的“刺激”。
不过,考虑到生产质量因素,该环节则采取硅烷和H 2的摩尔配比,继而确保生产效果。
2.2 控制无定形硅的发生和产出率在电子级多晶硅生产中,影响生产效率的主要因素便是无定形硅的产生。
由此也意味着,无定形硅并不符合电子级多晶硅的标准生产成果。
而在硅烷法技术应用时,解决无定形硅的主要方式便是温控。
从原理上来看,硅棒分解的基础温度是300℃,其中初期分级方式为表面气化反应,该阶段是制止无定形硅生产的关键。
所以,在该阶段需要进行温场设置,通过内置冷却夹套的方式,实现对于硅棒表面反应的抑制,继而确保其实现定性。
与此同时,低温场也涉及到多晶硅的生产效率和污染物产生。
所以,在具体生产过程中,结合硅棒纯度对低温场作用时间进行调节也尤为必要。
2.3 获取在不同时间段的电流和电压的最佳配合参数上文中提到,电能的应用是实现精准生产的重要因素,同时电能本身的控制,也决定了电子级多晶硅的生产成本。
硅棒的外层温度和内层温度不统一,以及表面的空气接触等因素,使得生产多晶硅需要对硅棒进行复杂的反应过程。
而在该过程中不断调节电流和电压。
也意味着对于生产进行最优化的调节,实现生产效率的提升,以及能源消耗的控制。
另外,高频率调节电流、电压可能造成气流返混现象。
对此,在生产过程中需要充分考虑气相和流场的分布,以避免出现新的的生产问题。
3 国内电子级多晶硅项目技术特点摘 要:电子级多晶硅是多晶硅经过高度提纯所获得的一种材料,广泛应用于高纯硅制品,是人类现代高科技所不可缺少的一种原材料。
而随着人类科学技术的发展,对于原材料质量和纯度的要求也不断提升,对此,也产生了对于电子级多晶硅生产技术的探讨。
以全球发展技术状况的阐述作为基础,充分探讨了当前能够获得高质量、高纯度电子级多晶硅的相应生产 技术。
关键词:电子级多晶硅;高纯硅制品;生产技术中图分类号:TQ127.2 文献标志码:A 文章编号:1003–6490(2019)04–0172–02Production Technology of ElectronicGrade Polycrystalline SiliconGou Hai-longAbstract :Electronic grade polysilicon is a kind of material obtained by highly purified polysilicon ,which is widely used in high purity silicon products ,and is a raw material that can not be obtained by modern high-tech human beings.With the development of human science and technology ,the requirement of raw material quality and purity has been constantly improved ,which has also led to the discussion of the production technology of electronic grade polysilicon.Based on this background and the description of global development technology ,this paper fully explores the current production technology of electronic grade polysilicon with high quality and purity.Key words :electronic grade polysilicon ;high purity silicon products ;production technology 电子级多晶硅生产技术苟海龙(新特能源股份有限公司,新疆乌鲁木齐 830011)收稿日期:2019–02–12作者简介: 苟海龙(1988—),男,新疆奇台人,工程师,主要研究方向为化学工程与工艺。
工业生产化 工 设 计 通 讯Industrial ProductionChemical Engineering Design Communications·173·第45卷第4期2019年4月当前,大部分多晶硅生产企业所用生产方法是经过数十年发展完善。
技术成熟度较高的改良西门子法,其主要技术原理是将纯度不高的原料硅粉与氯化氢反应转化为三氯氢硅,再将三氯氢硅通过精馏工序提纯,然后用氢气将三氯氢硅还原出硅,还原产生的硅则通过化学气相沉积(CVD )的方法长成多晶态的硅棒,硅棒经破碎、酸洗、水洗和包装等后处理工序后得到超纯的电子级多晶硅产品。
我国的多晶硅生产经过多年的努力,产品质量等指标已经达到国际水平,相比其他国家具有独特点。
3.1 产品质量显著提高通过对技术的改良以及创新,我国的多晶硅产品的质量逐渐提高。
特别是多年来国家严格按照《多晶硅行业准入条件》进入行业的企业质量,严格按照相关要求对生产企业进行监督,多晶硅的产品质量稳步提升。
根据相关数据显示。
当前我国符合多晶硅资质的企业生产的产品多项检测指标都达到了(GBT 12963-2009 硅多晶)一级品的质量指标,甚至部分指标超过了国外先进的半导体级多晶硅生产企业的质量标准,在国际上处于领先水平。
产品在集成电路中的应用,经过实践证明,完全胜任,打破了国外生产企业对于多晶硅市场的垄断,也为我国多晶硅产业的快速发展奠定了良好的基础。
3.2 采用先进的低温四氯化硅转化技术在多晶硅的生产中,CVD 还原装置生产多晶硅和产生副产品四氯化硅的比例大概为1:17左右,但是以四氯化硅为原材料的产品市场不足,需要将四氯化硅转化为三氯氢硅才有较好的经济效益,但是这种转化技术一直很不理想,制约了多晶硅行业的发展。
采用先进低温四氯化硅转化技术能够使单程的转化率达到26%左右,耗电量也明显低于热氢化技术,能够节约大量的能源资源,同时,反应物中没有HCl 回收尾气也比较简单,造成的污染较小,有效的解决了环保问题,节约了生产成本。
3.3 精馏装置控制水平提高多晶硅生产中对质量影响较大的就是精馏装置,它直接关系到多晶硅产品的生产质量。
精馏装置控制水平的提高,有效的分离和去除了多晶硅中的微量杂质。
同时精馏装置还配置了评价炉,对于产品的质量进行检测,不符合标准的产品重新进行精馏,符合质量标准的进入生产的下一个环节。
为了加强质量控制,还通过实践不断调整评价炉的控制参数,力争评价的方法尽量精准,使产品的质量控制趋向稳定,也减少了排放杂质时硅烷等的排放量。
4 结语我国电子工业在进入21世纪后飞速发展,而电子级多晶硅作为电子工业的重要环节,也得到了更多的重视。
所以,本文在技术环节对该原材料进行了一定的探讨,期望能够对相关生产领域提供些许助力。
参考文献[1] 沈长丽,张戈,潘晓磊.电子级多晶硅生产技术探讨[J].化工管理,2018(11).[2] 田新,吴锋,于跃.电子级多晶硅生产技术探讨[J].山东化工,2017(9).[3] 胥五一,危胜.电子级多晶硅生产技术探讨[J].广州化工,2014(4).(上接第159页)下,由于旋转件的不平衡质量易引起强烈振动,最好采用弹簧静止式结构。