2000 年 12 月
第 2 卷第 12 期

中国工程科学

Engineering Science

Dec

12000

Vol

12 No112

院 士 论 坛

[

收稿日期

]

　

2000 - 09 - 19 ;

修回日期 　

2000 - 10 - 23

[

作者简介

]

　梁骏吾

(1933 - ) ,

男

,

湖北武汉市人

,

中国工程院院士

,

中国科学院半导体研究所研究员

电子级多晶硅的生产工艺

梁骏吾

(中国科学院半导体研究所 , 北京 　100083)

[ 摘要 ] 　

就建设

1 000 t

电子级多晶硅厂的技术进行了探讨 。对三氯氢硅法 、四氯化硅法 、二氯二氢硅法和硅

烷法生产的多晶硅质量 、安全性 、运输和存贮的可行性 、有用沉积比 、沉积速率 、一次转换率 、生长温度 、电

耗和价格进行了对比

;

对还原或热分解使用的反应器即钟罩式反应器 、流床反应器和自由空间反应器也进行了

比较 。介绍了用三氯氢硅钟罩式反应器法生产多晶硅三代流程 。第三代多晶硅流程适于

1 000 t/ a

级的电子级多

晶硅生产 。

[ 关键词 ] 　

多晶硅

;

三氯氢硅法

;

硅烷法

;

流程

;

生产

　　笔者在文献 [ 1 ] 中讨论了电子级多晶硅的需

求 , 世界及中国电子级多晶硅的生产能力 , 市场竞
争形势 , 多晶硅的体纯度和表面纯度以及生产成
本 。提出了占领市场必须具备的质量标准 , 能源消
耗和材料消耗指标以及最终生产成本 。

本文将进一步讨论目前电子级多晶硅的各种关

键技术 和 这 些 技 术 对 比 , 从 而 提 出 在 建 设 我 国

1 000t电子级多晶硅工厂的技术建议 。

1

　多晶硅技术的特殊性及我国的差距

1

11 　多晶硅技术的特殊性

电子级多晶硅的发展经历了将近 50 年的历程 。

各国都在十分保密的情况下发展各自的技术 。国外
有人说参观一个多晶硅工厂甚至比参观一个核工厂
还要难 , 可见其保密性之严 。电子级多晶硅的特点
是高纯和量大 , 其纯度已达很高级别 : 受主杂质的
原子分数仅为 5 ×10

- 11

, 施主杂质的原子分数为

15 ×10

- 11

( 国 外 的 习 惯 表 示 法 分 别 为 50 ppt 和

150 ppt) 。其生产能力于 1965 年达 30 t/ a , 1988 年
上升到 5 500 t/ a , 2000 年已达到 26 000 t/ a , 这在
凝聚态物质中是首屈一指的 。生产如此大量的超纯

材料是经过了几代的改进 , 淘汰了许多工厂 。只有
那些掌握了大规模生产技术和亚 ppb 级纯度多晶工
艺的 12 家工厂在竞争中生存下来并且发展壮大 。

1

12 　世界和中国多晶硅技术的比较

世界多晶硅的生产技术以 SiHCl

3

法为主 , 并

已进入第三代闭环大生产 。我国的生产也用 SiH

2

Cl

3

, 但尚处于第一代小规模生产 , 第三代闭环技

术尚处于 100 t 的试验阶段 。我国生产能力约 100

t/ a , 而国外工厂如德山曹达为 4 000 t/ a , Wacker
为4 200 t/ a , Hemlock 为 6 200 t/ a

[ 2 ]

, 差 距 甚 大 。

从生产多晶硅的反应器来看 , 我国只有小型钟罩
式 , 国外钟罩式反应器直径已达 3 m , 并且还有流
床反应器和自由空间反应器 , 大大提高了生产效
率 。我国尚未开展后两者的研究 。国外有完善的回

收系统 , 生产成本低 , 氢耗 、氯耗 、硅耗 、电耗均
优于国内 。一般直拉硅用多晶有相当数量由国外进
口 , 区熔用特别高纯多晶硅原料更依赖进口 。我国
多晶硅的质量和成本均落后于先进水平 , 因此未来
的我国大型电子级多晶硅厂必需采用世界先进技

术 。