CN107098348A - 多晶硅生产工艺 - Google Patents

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Abstract

一种多晶硅生产工艺，包括如下步骤：硅棒初步生长步骤：在还原炉里通入氢气和二氯二氢硅，在硅芯表面生成多晶硅使硅棒生长到预定尺寸；硅棒完整生长步骤：通入三氯氢硅、二氯二氢硅和氢气的混合气体，完成硅棒生长；开炉步骤:待硅棒生长完成后，打开还原炉，取出硅棒。本发明的多晶硅生产工艺，采用两段生长的方式，开始采用二氯二氢硅和氢气反应的方式，比常规氢气还原三氯氢硅的方式生长速度快，一般倒棒的事故多发生在晶棒生长的前期，这就减少倒棒发生的可能，本发明的多晶硅生产工艺，能够减少倒棒率，降低生产成本。硅棒完整生长阶段，加入有部分二氯二氢硅，可以有效地增加硅的生成率，提高原料的转化效率10%到15%。

Description

多晶硅生产工艺
技术领域
本发明涉及一种多晶硅生产工艺，尤其涉及一种使用还原工艺生产多晶硅的多晶硅生产工艺。
背景技术
现有的多晶硅生产中，一般采用还原炉还原三氯氢硅获得多晶硅，在还原炉中，通入三氯氢硅和氢气，高温下在硅芯上长晶生成硅棒，这是目前应用最广的多晶硅生产方式之一。但是，这种生产方式的能耗较高，而且在硅棒生长的过程中，会出现“倒棒”的现象，无法获得完整的多晶硅棒。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种成本较低、转化率高的多晶硅生产工艺。
一种多晶硅生产工艺，包括如下步骤：
硅棒初步生长步骤：在还原炉里通入氢气和二氯二氢硅，在硅芯表面生成多晶硅使硅棒生长到预定尺寸；
硅棒完整生长步骤：通入三氯氢硅、二氯二氢硅和氢气的混合气体，完成硅棒生长；
开炉步骤:待硅棒生长完成后，打开还原炉，取出硅棒。
本发明的多晶硅生产工艺，采用两段生长的方式，开始采用二氯二氢硅和氢气反应的方式，比常规氢气还原三氯氢硅的方式生长速度快，一般倒棒的事故多发生在晶棒生长的前期，这就减少倒棒发生的可能，本发明的多晶硅生产工艺，能够减少倒棒率，降低生产成本。硅棒完整生长阶段，加入有部分二氯二氢硅，可以有效地增加硅的生成率，提高原料的转化效率10%到15%。
附图说明
图1为初步生长阶段的控制示意图；
图2为完整生长阶段的控制示意图。
具体实施方式
下面结合图1及图2对本发明的多晶硅生产工艺进行详细说明。
本发明的多晶硅生产工艺包括以下步骤：
硅棒初步生长步骤。在还原炉里通入氢气和二氯二氢硅，氢气作为载体，二氯二氢硅发生反应在硅芯表面沉积生成多晶硅，反应方程式如下：
2SIH2CL2=SI+SICL4+2H2；
SIH2CL2=SI+2HCL；
硅棒不断生长变粗，直到预定尺寸。本实施方式中，预定硅芯为10mm，硅棒的预定尺寸为40mm。这一阶段温度控制在600~900℃左右，压力为常压至1.0 MPa。
实验表明，直径10mm的硅芯，经过20~22小时，可以长到硅棒40mm。
硅棒完整生长步骤。待多晶硅晶棒直径超过40mm时，晶棒的表面积较大，仅用二氯二氢硅较难满足晶棒继续生长的需要，改通入三氯氢硅、二氯二氢硅和氢气的混合气体，其中，要保持二氯二氢硅的含量占总进料量的5%至10%左右，而三氯氢硅和氢气的比例在3:1左右。即氢气的进料量比例在22.5~23.75%之间，三氯氢硅在67.5%~71.25%之间，温度约为1150℃左右，压力控制在常压至1.0 MPa。持续生长120~130小时后，完成硅棒生长，生成大概直径约200~210毫米的硅棒。
开炉步骤。待硅棒生长完成后，打开还原炉，取出硅棒。
可以理解，预定尺寸可以根据硅棒的直径以及工艺、原料的变化适当调整，不限于40mm，也可以为其他尺寸。
本发明的多晶硅生产工艺，采用两段生长的方式，开始采用二氯二氢硅和氢气反应的方式，比常规氢气还原三氯氢硅的方式生长速度快，一般倒棒的事故多发生在晶棒生长的前期(直径40mm以下)，这就减少倒棒发生的可能，经验证，本发明的多晶硅生产工艺，能够减少倒棒率，降低生产成本。硅棒完整生长阶段，加入有部分二氯二氢硅，可以有效地增加硅的生成率，提高原料的转化效率10%到15%。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，不应以此限制本发明的范围。即凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种多晶硅生产工艺，包括如下步骤：
硅棒初步生长步骤：在还原炉里通入氢气和二氯二氢硅，在硅芯表面生成多晶硅使硅棒生长到预定尺寸；
硅棒完整生长步骤：通入三氯氢硅、二氯二氢硅和氢气的混合气体，完成硅棒生长；
开炉步骤:待硅棒生长完成后，打开还原炉，取出硅棒。
2.如权利要求1所述的多晶硅生产工艺，其特征在于：该预定尺寸为40毫米。
3.如权利要求2所述的多晶硅生产工艺，其特征在于：硅棒初步生长步骤的温度控制在600到900摄氏度，压力为常压至1.0兆帕。
4.如权利要求3所述的多晶硅生产工艺，其特征在于：硅芯直径为10毫米。
5.如权利要求1所述的多晶硅生产工艺，其特征在于：在硅棒完整生长步骤，二氯二氢硅的含量占总进料量的5%至10%，氢气的进料量比例在22.5~23.75%之间，三氯氢硅在67.5%~71.25%之间。
6.如权利要求5所述的多晶硅生产工艺，其特征在于：温度为1150摄氏度，压力控制在常压至1.0 兆帕，持续生长120~130小时。
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