多晶硅的三大生产工艺的比较

1.多晶硅的生产工艺：从西门子法到改良西门子法

　　从西门子法到改良西门子法的演进是一个从开环到闭环的过程。

　　

1955 年，德国西门子开发出以氢气(H2)还原高纯度三氯氢硅(SiHCl3)，在加热到

1100

℃左右的硅芯(也称“硅棒”)上沉积多晶硅的生产工艺;1957 年，这种多晶硅生产工艺开

始应用于工业化生产，被外界称为

“西门子法”。

　　由于西门子法生产多晶硅存在转化率低，副产品排放污染严重

(例如四氯化硅 SiCl4)的

主要问题，升级版的改良西门子法被有针对性地推出。改良西门子法即在西门子法的基础上
增加了尾气回收和四氯化硅氢化工艺，实现了生产过程的闭路循环，既可以避免剧毒副产
品直接排放污染环境，又实现了原料的循环利用、大大降低了生产成本

(针对单次转化率低)。

因此，改良西门子法又被称为

“闭环西门子法”。

　　改良西门子法一直是多晶硅生产最主要的工艺方法，目前全世界有超过

85%的多晶硅

是采用改良西门子法生产的。过去很长一段时间改良西门子法主要用来生产半导体行业电子
级多晶硅

(纯度在 99.9999999%～99.999999999%，即 9N～11N 的多晶硅);光伏市场兴起之

后，太阳能级多晶硅

(对纯度的要求低于电子级)的产量迅速上升并大大超过了电子级多晶

硅，改良西门法也成为太阳能级多晶硅最主要的生产方法。

　　

2.改良西门子法生产多晶硅的工艺流程

2012-4-24 15:21:00 上传下载附件 (20.08 KB) 

　　改良西门子法是一种化学方法，首先利用冶金硅

(纯度要求在 99.5%以上)与氯化氢

(HCl)合成产生便于提纯的三氯氢硅气体(SiHCl3，下文简称 TCS)，然后将 TCS 精馏提纯，
最后通过还原反应和化学气相沉积

(CVD)将高纯度的 TCS 转化为高纯度的多晶硅。

　　在

TCS 还原为多晶硅的过程中，会有大量的剧毒副产品四氯化硅 (SiCl4，下文简称

STC)生成。改良西门子法通过尾气回收系统将还原反应的尾气回收、分离后，把回收的 STC
送到氢化反应环节将其转化为

TCS，并与尾气中分离出来的 TCS 一起送入精馏提纯系统循

环利用，尾气中分离出来的氢气被送回还原炉，氯化氢被送回

TCS 合成装置，均实现了闭

路循环利用。这是改良西门子法和传统西门子法最大的区别。

　　

CVD 还原反应(将高纯度 TCS 还原为高纯度多晶硅)是改良西门子法多晶硅生产工艺中

能耗最高和最关键的一个环节，

CVD 工艺的改良是多晶硅生产成本下降的一项重要驱动力。