文档介绍：关于化学法提纯单晶硅
第一张，共三十八张，创建于2022年，星期二
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化学法制取单晶硅
生产过程
单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。熔融的单质硅在凝固时硅原回收工序，经废热锅炉生产水蒸汽而降温后，循环回本工序各还原炉夹套使用。
还原炉在装好硅芯后，开车前先用水力射流式真空泵抽真空，再用氮气置换炉内空气，再用氢气置换炉内氮气（氮气排空），然后加热运行，因此开车阶段要向环境空气中排放氮气，和少量的真空泵用水（可作为清洁下水排放）；在停炉开炉阶段（约5－7天1次），
西门子法（三氯氢硅还原法）
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先用氢气将还原炉内含有氯硅烷、氯化氢、氢气的混合气体压入还原尾气干法回收系统进行回收，然后用氮气置换后排空，取出多晶硅产品、移出废石墨电极、视情况进行炉内超纯水洗涤，因此停炉阶段将产生氮气、废石墨和清洗废水。
氮气是无害气体，因此正常情况下还原炉开、停车阶段无有害气体排放。废石墨由原生产厂回收，清洗废水送项目含氯化物酸碱废水处理系统处理。
西门子法（三氯氢硅还原法）
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新硅烷热分解法
（二）新硅烷热分解法
新硅烷热分解法分为两种：
一种在流化床上分解硅烷 ( six,)得到粒状多晶硅
另一种是用硅烷为原料在西门子式硅沉积炉内生长多晶硅棒。
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新硅烷热分解法
生产工艺
（1）新硅烷法流化床生产粒状多晶硅原则流程图见图 1 。
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先通过氢化反应制取NaAlH4。并利用H2 SiF6分解制得SiF4,以NaAIH4,还原SiF4制成粗硅烷，粗硅烷经提纯到纯度 %以上后以液态形式储存在贮罐内。很小的籽晶颗粒首先被导人流化床反应器内，按一定比例通人硅烷及氢气，硅烷在流化床上进行热分解反应。硅烷热分解在流化床上的籽晶周围进行，籽品颗粒逐渐长大，长到平均尺寸 lmm左右为止。
新硅烷热分解法
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新硅烷热分解法
硅烷热分解在流化床上的籽晶周围进行，籽品颗粒逐渐长大，长到平均尺寸 lmm左右为止。粒状多晶硅从反应器里被取出，在一个完全封闭的洁净环境中进行内、外包装。
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新硅烷热分解法
流化床法生产粒状多晶硅的工艺特点 ：
流化床法生产粒状多晶硅的工艺特点是分解反应温度低 (约600一80090)，因而能耗低，电耗仅为30 -40kWh/kg，且投资低;此外，该法的一次转化率高达99%以上。但其缺点是气相反应物会有一定量的细硅粉 (微米级)出现。同时，硅烷热分解时有氢气产生，由于氢气在整个反应体系中扩散，粒状多晶硅中含有微量的氢，但由于氢在硅中的扩散速度高，所以仍然可以通过热处理的方法除去，使氢杂质降至允许的范围内。
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新硅烷热分解法
此外，粒状多晶硅的生产容易受到污染。一是生产所需的细粒籽晶以及粒状多晶硅产品的粒度都较小、比表面积大，因而在包装运输等过程中更易受到污染。二是粒状多晶硅的生产是在沸腾床上进行的，生成的粒状多晶硅与炉壁发生接触和摩擦，所以易被重金属等杂质污染。目前，用 SiH4流化床法批量生产的只有美国MEMC公司一家。
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新硅烷热分解法
（2）用硅烷为原料在西门子式硅沉积炉内生长棒状多晶硅的工艺
该工艺以金属硅、氢气和四氯化硅 (连续生产时自流程中返回)为初始原料进行氢化反应，从产品中分馏出SiHCI3,，未反应的氢气和四氯化硅则返回氢化工序。SiHCl3经第一步歧化反应生成SiCl4和SiH2CL2，分馏后，前者返回一级分馏工序，后者再歧化生成SiHCI3和SiH4，分馏出SiHCl3。返回一级分馏工序。
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新硅烷热分解法
最后，利用SiH4在西门子式硅沉积炉内分解并生长出棒状多晶硅，反应产生的氢气则返回氢化工序。
该工艺特点：
由于该工艺硅烷合成时每一步骤的转换效率都比较低，所以要多次循环，耗能量较高。其优点是多晶硅产品纯度高，适用于区熔生长高阻单晶硅，硅烷分解转化率高达 ()9%,副产物少，
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新硅烷热分解法
缺点是微细粒硅粉尘较多