[發明專利]多晶硅生產工藝

有效

• 申請號: 201610092668.2
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN107098348B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 齊林喜;郭金強
• 申請（專利權）人: 巴彥淖爾聚光硅業有限公司
• 主分類號: C01B33/03
• 分類號: C01B33/03
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 儲照良

一種多晶硅生產工藝，包括如下步驟：硅棒初步生長步驟：在還原爐里通入氫氣和二氯二氫硅，在硅芯表面生成多晶硅使硅棒生長到預定尺寸；硅棒完整生長步驟：通入三氯氫硅、二氯二氫硅和氫氣的混合氣體，完成硅棒生長；開爐步驟:待硅棒生長完成后，打開還原爐，取出硅棒。本發明的多晶硅生產工藝，采用兩段生長的方式，開始采用二氯二氫硅和氫氣反應的方式，比常規氫氣還原三氯氫硅的方式生長速度快，一般倒棒的事故多發生在晶棒生長的前期，這就減少倒棒發生的可能，本發明的多晶硅生產工藝，能夠減少倒棒率，降低生產成本。硅棒完整生長階段，加入有部分二氯二氫硅，可以有效地增加硅的生成率，提高原料的轉化效率10%到15%。

技術領域

本發明涉及一種多晶硅生產工藝，尤其涉及一種使用還原工藝生產多晶硅的多晶硅生產工藝。

背景技術

現有的多晶硅生產中，一般采用還原爐還原三氯氫硅獲得多晶硅，在還原爐中，通入三氯氫硅和氫氣，高溫下在硅芯上長晶生成硅棒，這是目前應用最廣的多晶硅生產方式之一。但是，這種生產方式的能耗較高，而且在硅棒生長的過程中，會出現“倒棒”的現象，無法獲得完整的多晶硅棒。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種成本較低、轉化率高的多晶硅生產工藝。

一種多晶硅生產工藝，包括如下步驟：

硅棒初步生長步驟：在還原爐里通入氫氣和二氯二氫硅，在硅芯表面生成多晶硅使硅棒生長到預定尺寸；

硅棒完整生長步驟：通入三氯氫硅、二氯二氫硅和氫氣的混合氣體，完成硅棒生長；

開爐步驟:待硅棒生長完成后，打開還原爐，取出硅棒。

本發明的多晶硅生產工藝，采用兩段生長的方式，開始采用二氯二氫硅和氫氣反應的方式，比常規氫氣還原三氯氫硅的方式生長速度快，一般倒棒的事故多發生在晶棒生長的前期，這就減少倒棒發生的可能，本發明的多晶硅生產工藝，能夠減少倒棒率，降低生產成本。硅棒完整生長階段，加入有部分二氯二氫硅，可以有效地增加硅的生成率，提高原料的轉化效率10%到15%。

附圖說明

圖1為初步生長階段的控制示意圖；

圖2為完整生長階段的控制示意圖。

具體實施方式

下面結合圖1及圖2對本發明的多晶硅生產工藝進行詳細說明。

本發明的多晶硅生產工藝包括以下步驟：

硅棒初步生長步驟。在還原爐里通入氫氣和二氯二氫硅，氫氣作為載體，二氯二氫硅發生反應在硅芯表面沉積生成多晶硅，反應方程式如下：

2SIH2CL2=SI+SICL4+2H2；

SIH2CL2=SI+2HCL；

硅棒不斷生長變粗，直到預定尺寸。本實施方式中，預定硅芯為10mm，硅棒的預定尺寸為40mm。這一階段溫度控制在600~900℃左右，壓力為常壓至1.0 MPa。

實驗表明，直徑10mm的硅芯，經過20~22小時，可以長到硅棒40mm。

硅棒完整生長步驟。待多晶硅晶棒直徑超過40mm時，晶棒的表面積較大，僅用二氯二氫硅較難滿足晶棒繼續生長的需要，改通入三氯氫硅、二氯二氫硅和氫氣的混合氣體，其中，要保持二氯二氫硅的含量占總進料量的5%至10%左右，而三氯氫硅和氫氣的比例在3:1左右。即氫氣的進料量比例在22.5~23.75%之間，三氯氫硅在67.5%~71.25%之間，溫度約為1150℃左右，壓力控制在常壓至1.0 MPa。持續生長120~130小時后，完成硅棒生長，生成大概直徑約200~210毫米的硅棒。

開爐步驟。待硅棒生長完成后，打開還原爐，取出硅棒。