电子级多晶硅生产技术探讨

刘刚

摘  要：本文首先介绍了电子级多晶硅生产的相关内容，分析了电子级多晶硅生产技术，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面，就国内电子级多晶硅项目技术特点展开了探讨，阐述了个人对此的几点浅见，望有助于相关生产实践。

关键词：电子级多晶硅;高纯硅制品;生产技术;工艺方法

引言

电子级多晶硅生产加工是一项专业性较强的系统性工作，对技术方法与工艺流程的要求相对较高，必须宏观审视当前电子级多晶硅生产现状问题，精准把握电子级多晶硅生产技术的关键应用要点，多措并举，推动生产技术实现创新发展。

1、电子级多晶硅生产简述

多晶硅是现代高科技产品的重要构成要素，在电子产品二极管、电路级、太阳能电池等领域具有广泛应用。长期以来，国家相关部门高度重视电子级多晶硅生产技术的创新与发展，在标准建设、过程控制、效果评价等方面制定并实施了一系列重大方针政策，为优化电子级多晶硅生产流程与效果提供了基本遵循与方向保证，在电子级多晶硅生产加工领域取得了令人瞩目的现实成就，积累了丰富而宝贵的实践经验，为新时期高质高效地开展电子级多晶硅生产加工注入了强大动力与活力。尽管如此，受主客观等多方面要素的影响，包括改良西门子法生产技术（如图1所示）在内的多项多晶硅生产技术依旧存在诸多短板，主要表现在生产技术方法创新动能不足，生产加工成本较高，综合效益普遍不高，与世界发达国家先进生产技术存在较大差距，等等。上述问题已经逐渐发展成为阻碍着生产加工效能的持续优化改进的重要因素，必须给予高度重视。当前形势下，深入探讨电子级多晶硅生产技术具有极为深刻的现实意义[1] 。

2、电子级多晶硅生产技术分析

2.1还原技术

在电子级多晶硅生产技术应用中，还原技术始终处于基础性地位，是充分确保生产技术应用效果的关键所在。还原技术通常需要用到性能稳定、质量可靠的还原炉，还原炉的实际运行工况与还原效果密切相关。在传统还原技术模式下，更多依赖于二十四对棒或三十六对棒还原炉，在实际生产中，不仅电子级多晶硅生产效率较低，产品达标率低，且能耗高，排放高，经济效益较低。对此，可根据电子级多晶硅生产实际需求，采用十二棒还原炉。由于十二棒还原炉采用了银钢复合板材料作为炉体构造的主要成分，对还原技术的应用环境进行了优化改进，可有效控制还原过程中的各类技术参数，对于提高还原质量，强化还原效果，优化还原效率具有显著作用。

2.2提纯技术

提纯技术同样是电子级多晶硅生产过程的关键步骤，需要通过精馏工艺对产品元素进行提纯。在提纯技术应用中，需要充分确保提出系统的应用稳定性与可靠性，为提纯流程提供性能达标且符合技术标准的三氯氢硅等原料。为有效防止后期晶圆生产中的故障问题，必须采取针对性措施，比如多级精馏和吸附配合生产方式等，剔除三氯氢硅等原料中含有的各类杂质。吸附效果的好坏与吸附剂性能密切相关，因此可将特定树脂材料进行充分活化处理，提高其吸附性能，有效剔除原料中的硼、磷等杂质。在提纯技术应用中，应切实优化吸附流程，明确界定三氯氢硅质量参数指标，提高吸附准确性，并视具体情况对提纯效果进行技术检测。

2.3耦合生产技术

在电子级多晶硅的传统生产模式下，所采取的氢化处理方法对热氢化装置的依赖性较强，且还原环节、尾气回收环节、精馏与分离环节处于相对孤立的存在状态，无法实现闭环生产，外界影响要素的干扰相对明显，容易导致电子级多晶硅生产质量不达标，成本无序消耗。对此，可以耦合生产技术为根本，将电子级多晶硅生产与光伏级多晶硅生产融合起来，通过充分发挥冷氢化装置的重要作用，有效实现各类材料的放热反应，将生产过程中散发出来的多余热量予以充分回收，这不仅充分实现了闭环生产方式，降低了经济成本，而且所产生的排放物较低，具有显著的生态环境效益。

2.4清洁生产技术

现代科学技术的快速发展，为电子级多晶硅清洁生产技术提供了更为丰富的技术手段，使技术人员在技术方法选择方面拥有了更为广阔的选择空间，使得传统模式下难以完成的清洁生产任务具备了更大的可行性。因此，应在后处理技术环节探索自动化控制程序的应用，将拆棒系统、自动库存管理系统以及自动导航装置等要素统筹整合为一个有机整体，实现相互之间的无缝衔接，并对硅棒酸洗与脉冲破碎等流程进行优化改进。同时，应营造稳定的清洁生产环境，对生产设备、管道、储罐等装置设备的清洁状态进行动态化监测与管理，防止各类杂质的混入对电子级多晶硅生产质量造成的影响。

3、国内电子级多晶硅项目技术特点探讨

3.1产品品质不断提高

在现代科学技术的推动下，国内电子级多晶硅的生产技术得以不断创新与完善，各类传统生产技术不断走向成熟，适用性更强，所收到的外界环境要素影响与干扰程度更低，同时各类新型生产技术不断问世并投入应用，效果显著，所有这些均充分保证了现代电子级多晶硅产品生产质量。同时，国家相关部门先后实施了包括《多晶硅行业准入条件》等一系列重要规定，设定了多晶硅行业准入的前置条件，规范了多晶硅行业行为，充分保证了该行业的持续健康稳定发展。

3.2低温四氯化硅转化技术得以有效推广

在当前电子级多晶硅生产技术条件下，化学气相沉积装置在生产出特定数量多晶硅的同时，也会生产出相应数量的四氯化硅。在各类工业生产中，市场对四氯化硅的需求普遍不足，导致其经济价值较低，难以直接转换为经济效益，往往需要将其转换为三氯氢硅方可具备经济价值。为提高四氯化硅向三氯氢硅的转化效率，低温四氯化硅转化技术得以广泛推广。低温氢化技术的转化率相对较高，平均单程转化率可达到15%-25%，且对电力能源的消耗较少，节能减排效果突出。

3.3精馏装置控制水平提高

精馏装置是电子级多晶硅生产的必备要素，可有效分离或去除生产过程中的磷、砷、硼等各类杂质，充分确保多晶硅产品质量。为此，有效控制精馏装置的运行效果，成为广大生产单位的重要关注点，纷纷采取相关措施优化其控制效果，取得了明显控制成效。部分电子级多晶硅生产单位通过不断调整与优化精馏装置的操作参数，形成了一套成熟稳定的参数控制与调节方法，实现了对生产杂质的定向清除。

結语

综上所述，受生产技术、工艺方法等多方面要素的影响，当前电子级多晶硅生产技术应用中依旧存在诸多方面的薄弱环节与不足之处，技术人员应该从其生产加工的实际需求出发，遵循电子级多晶硅生产基本规律，切实优化生产效果。

参考文献

[1] 陈光辉，戴永年.新时期多晶硅材料及其生产工艺研究现状与趋势分析[J].工业技术创新（下旬刊），2019：313.