上一篇文章我们为大家介绍了多晶硅为什么这么重要，以及多晶硅片的加工工艺，今天卓精艺继续来为大家介绍多晶硅的相关知识。

能源枯竭、资源消耗、环境污染都是当今社会面临的问题，太阳能因其绿色环保以及取之不尽的优势而得到广泛关注。高纯多晶硅正是太阳能光伏电池和半导体集成电路的原材料，今天我们就来看看高纯多晶硅的主要生产方法。

根据中间化合物的不同，化学提纯多晶硅可分为不同的技术路线，目前，在工业中广泛应用的技术主要有：改良西门子法、硅烷热分解法等，其中改良西门子法约占全球总产量的70％以上、硅烷热分解法占总量的约20％。

1、改良西门子法

1955年，西门子公司成功开发了利用氢气还原三氯硅烷（SiHCl3）在硅芯发热体上沉积的工艺技术，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。

利用氯气和氢气合成HCl，HCl和冶金硅粉在一定温度下合成SiHCl3，分离精馏提纯后的SiHCl3进入氢还原炉被氢气还原，通过化学气相沉积反应生产高纯多晶硅。

改良西门子法包括五个主要环节：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。

-改良西门子法生产工艺-

改良西门子法制备的多晶硅纯度高，安全性好，沉积速率为8~10um/min，一次通过的转换效率为5%~20%，相比硅烷法、流化床法，其沉积速率与转换效率是最高的。沉积温度为1100℃，仅次于SiCl4（1200℃），所以电耗也较高，为120kWh/kg（还原电耗）。改良西门子法生产多晶硅属于高能耗的产业，其中电力成本约占总成本的70%左右。SiHCl3还原时一般不生产硅粉，有利于连续操作。

改良西门子法价格比较低、可同时满足直拉和区熔要求。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SOG硅与EG硅，所生产的多晶硅占当今世界总产量的70%~80%。

2、硅烷法

硅烷法以氟硅酸、钠、铝、氢气为主要原辅材料，通过SiHCl4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SiH4，然后将SiH4气提纯后通过SiH4热分解生产纯度较高的棒状多晶硅。硅烷法与改良西门子法接近，只是中间产品不同：改良西门子法的中间产品是SiHCl3；而硅烷法的中间产品是SiH4。

-硅烷法生产工艺流程图-

硅烷法存在成本高、硅烷易爆炸、安全性低；另外整个过程的总转换效率为0.3，转换效率低；整个过程要反复加热和冷却，耗能高；SiH4分解时容易在气相成核，所以在反应室内生产硅的粉尘，损失达10%~20%，使硅烷法沉积速率（3~8um/min）仅为西门子法的1/10。

日本小松公司曾采用过此技术，但由于发生过严重的爆炸事故，后来就没有继续推广。目前，美国Asimi和SGS公司（现均属于挪威REC公司）采用该工艺生产纯度较高的多晶硅。

除改良西门子法和硅烷法两种最主要的高纯多晶硅生产方法之外，还有流化床法、冶金法、气液沉积法、无氯技术、碳热还原反应法、铝热还原法等也可进行高纯多晶硅生产，在此不一一赘述。

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