多晶硅生产流程是什么？

多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

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，НСl，SiНСl₃，SiCl₄，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SiНСl₃，SiCl₄，而气态Н₂，НСl返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiНСl₃，SiCl₄，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，НСl，SiНСl₃，SiCl₄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工艺的竞争力。

用途

多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。

在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。

多晶硅生产流程：
（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工艺的竞争力。

中国进出口企业在线服务中心提示：以下过程作为参考
洗料
为得到纯净的多晶硅原料，须将多晶硅原料清洗，去除杂质和油污。将多晶硅料放入氢氟酸和硝酸中浸泡，然后用高纯水多次清洗，清洗干净后进入下一道工序。
b、烘料
将清洗干净的多晶硅原料放入烘箱中烘干。
c、装袋
烘干后的多晶硅原料按型号、电阻率分别包装。
d 、配料
根据生产需要将不同电阻率的多晶硅料加入母合金配制成符合要求的原料。
（2）多晶铸锭阶段
a、准备阶段
经减压、放气后打开炉盖，清洁炉壁及石墨件，将清洗好的石英坩埚装入炉内。
b、投料
将配制好的多晶硅料500 公斤装入石英坩埚中，合上炉盖。检查水和泵油情况，正常后进入下一工序。
c、抽真空
密封炉盖后启动真空泵，将炉体内抽成真空，然后充入氩气。
d、化料
将坩埚加热到1420℃以上将多晶料融化。
e、定向凝固
多晶料全部融化后开始凝固多晶，开始时多晶每分钟生长0.8 mm～1.0 mm,长晶速度由工作台下移速度及冷却水流量控制，长晶速度近于常速，硅锭长度受设备及坩埚高度限制，当硅锭达到工艺要求时，凝固结束。停机使多晶炉降，约四个小时后将多晶锭取出。
f、检验
检验多晶锭的电阻率、寿命及氧炭含量，合格的进入下一道工序，不合格的作标记切断，部分可以回收重新铸锭。
（3）切片
a.多晶硅锭
将铸锭生产工序检测的硅锭清洗干净
b.切方
将硅锭固定在切方机上，要完全水平。固定好后切成方棒（6 英寸125mm×125mm；8 英寸156mm×156mm）。
c.抛光
将切好的方棒在抛光机上抛光。
e.清洗粘胶
将切方抛光好的方棒用超声波清洗机清洗干净后，粘在工件板的玻璃板上。
f.切片
将粘好硅棒的工件板按在切片机上（4 根），将硅片切成180微米厚的硅片。
g.脱胶
将切割好的粘在玻璃板上的硅片用70 度的热水将硅片与玻璃板分离
h.清洗
将脱过胶的硅片插在硅片盒中在超声波清洗机中清洗。清洗时先在常清水中清洗，然后在放有清洗剂的70 度热水中清洗，最后在常清水中清洗。
i.甩干
将经过清洗的硅片连盒插在甩干机的甩干工位上甩干。
j.检片
将甩干好的硅片检测硅片TV 和TTV 及表面洁净度，并将硅片按等级分类。
k.包装
该工艺方案具有简单，易操作，产品成品率高等特点。

改良西门子法的生产多晶硅的生产主要流程 合成车间，硅粉和氯化氢反应生成三氯氢硅 精馏车间，提纯三氯氢硅要使之达要工艺要求 还原车间，精馏输送的三氯氢硅（气态）和氢气在1000度CVD炉内发生化学反应，产物多晶硅沉积在硅芯上 尾气车间，还原车间排放的尾气被尾气车间回收，分离（主要是四氯化硅，三氯氢硅，氢气）三氯氢硅送至精馏车间再次提纯 氢气送至氢化车间和还原车间再次使用 氢化车间 还原车间的产物四氯化硅和氢气在1100氢化炉内发生化学反应产生三氯氢硅 三氯氢硅送至精馏再次提纯。这是一个闭路循环的生产过程

1. 原料配制:采用高纯硅原料粉末,加入还原剂、载气等配制多晶硅生产的原料气体。

2. 硅棒沉积:使原料气体在反应室内沉积生成多晶硅棒或丝。
3. 切片:使用线锯或带锯切割多晶硅棒,制得多晶硅晶片。
4. 文本化:对切片后的硅晶片进行抛光、腐蚀等处理,形成光洁平整的表面。
5. 拉长:通过改变拉生长方向,可以获得多晶硅的优先取向。
6. 碳化和富集:进行高温退火,形成所需的晶粒尺寸,并去除杂质。
7. 测试分类:对产品进行检测,分类为solar grade和electronic grade等级。
8. 封装:对合格的多晶硅产品进行抛光、清洗、固化和防护性封装。
9. 最后进行包装存放,以备运输或继续加工制造。