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多晶硅生产工艺课程培训 ANGEL SEMICONDUCTOR., Ltd 2006年9月 目 录 1.硅 1.1 硅的性质 1.2 硅的来源 1.3 多晶硅的原料工业硅 2.高纯硅生产工艺简介 2.1 硅烷法 2.2 SiHCl3法(改良西门子法) 2.3 SiCl4法 2.4 SiHCl3、SiCl4混合法 3.SiHCl3合成 3.1 反应式 3.2 控制条件 3.3 SiHCl3合成 3.4 分馏提纯 3.5 SiHCl3合成简单工艺流程 4.SiHCl3与SiCl4的混合物提纯 5.水电解制氢装置 5.1 水电解制氢工作原理 5.2 水电解制氢装置组成 5.3 制氢控制系统 5.4 水电解制氢(工业氢)及经净化制取的纯氢、高纯氢、超纯 氢质量标准 6.氢气压缩机 6.1 概述 6.2 往复活塞式压缩机 6.3 回转式容积压缩机 7.氢气净化装置 7.1 氢气纯化方法 7.2 氢气净化装置组成 7.3 流程叙述 7.4 装置主要配置 7.5 氢气净化装置控制系统 7.6 净化后氢气的质量标准 7.7 气体分析方法、检测的杂质及检测极限 7.8 净化氢气的传输系统 8.还原车间的工艺流程、设备工艺特点 8.1 多晶硅生产能力 8.2 混合源法氢还原生产多晶硅原理 8.3 工艺流程 8.4 还原炉结构 8.5 多晶硅的质量 8.6 混合法的特点 9.低温分离和低温干法回收系统 9.1 低温分离 9.2 低温干法回收 10.残存SiHCl3、 SiCl4、HCl的分离装置 11.辅助设备 11.1 氢气浮罐 11.2 凉水塔 11.3 冷水机组 11.4 复式冷冻机组 11.5 反渗透纯水置备系统 11.6 EDI纯水机 11.7 还原炉供电及功率因数补偿和谐波治理 11.8 硅芯炉 11.9 区熔检验炉 11.10 外延炉 1.硅 1.1 硅的性质 硅在元素周期表中第IV族中,和锗一样,其分别有银白色和灰色的金属光泽,其晶体硬而脆。二者熔体密度较固体密度大，因熔化后会发生体积收缩。 自然界中物质按导电性可分为三大类： （1）良导体：电阻率 ρ10-6Ωcm； （2）绝缘体：电阻率 ρ≈1012—1022Ωcm； （3）半导体：电阻率介于两者之间，约10-3—109Ωcm。 a、电阻率的温度系数为负； b、通常有很高的电动势； c、有整流效应； d、对光有敏感性：产生光伏效应和光电效应（两种不同的电荷载流子：电子和空穴）。 锗和硅的物理性质（电学性）使其成为两种最重要的半导体材料。Ⅲ、Ⅴ族化合物，如GaAs,成了重要的化合物半导体材料，人们又发现和制成了有机物半导体（寿命短，但制作、使用方便，价格便宜）发光二极管。 锗硅两种元素半导体在整个国民经济领域中占有很重要的地位，又因二者的不同性质、差别，又占有不同领域的位置： 硅：禁带宽度大，电阻率高，制成的高压器件能在高温的条件下使用。 锗：禁带宽度比较小，电阻率也比硅小，但其迁移率比硅大，可做成低压大电流和高频率器件。 化合物半导体，如GaAs：有许多与硅、锗不具备的优异性（如：电子迁移率高，禁带宽度大，是直接跃迁型，具有负阻效应等），适合做微波和光电器件。 但用量最多的还是硅，所以硅的需求量日益增多，特别是当今为解决能源问题的光伏产业的发展：世界是这样，我国也是这样，各地都在争先开展这一产业的开拓，我们正是这一领域的在我国的先导者之一。 1.2 硅的来源 （1）硅在自然界中存在形式： a、硅酸盐 b、SiO2(石英砂、石英石、水晶) 坚硬、有脆性、难溶、无色固体、1600℃以上才熔化、黏稠 液、直接升华、冷后成玻璃态——膨胀微小、抗酸（HF除外）、多制化学和半导体的器皿。 c、硅：化学性稳定，与空气、水、酸无反应，但在强酸碱作用下，在高温下活性大，与氧、卤素、卤化氢、碳—很多物质作用生成化合物。 （2）硅的级别： a、工业硅（冶金硅）：95-99% b、高纯硅：99.99%(可到) c、太阳能级：107-108数量级 电子级(集成电路级)：109-1011数量级 (现在把太阳能级和电子级的硅统称为多晶硅) d、单晶硅：参杂拉制或区熔法制。把多晶中各原子整齐地按 一定方位排列整齐。