電子級多晶硅生產技術探討

劉剛

摘? 要：本文首先介紹了電子級多晶硅生產的相關內容，分析了電子級多晶硅生產技術，并結合相關實踐經驗，分別從多個角度與方面，就國內電子級多晶硅項目技術特點展開了探討，闡述了個人對此的幾點淺見，望有助于相關生產實踐。

關鍵詞：電子級多晶硅;高純硅制品;生產技術;工藝方法

引言

電子級多晶硅生產加工是一項專業性較強的系統性工作，對技術方法與工藝流程的要求相對較高，必須宏觀審視當前電子級多晶硅生產現狀問題，精準把握電子級多晶硅生產技術的關鍵應用要點，多措并舉，推動生產技術實現創新發展。

1、電子級多晶硅生產簡述

多晶硅是現代高科技產品的重要構成要素，在電子產品二極管、電路級、太陽能電池等領域具有廣泛應用。長期以來，國家相關部門高度重視電子級多晶硅生產技術的創新與發展，在標準建設、過程控制、效果評價等方面制定并實施了一系列重大方針政策，為優化電子級多晶硅生產流程與效果提供了基本遵循與方向保證，在電子級多晶硅生產加工領域取得了令人矚目的現實成就，積累了豐富而寶貴的實踐經驗，為新時期高質高效地開展電子級多晶硅生產加工注入了強大動力與活力。盡管如此，受主客觀等多方面要素的影響，包括改良西門子法生產技術（如圖1所示）在內的多項多晶硅生產技術依舊存在諸多短板，主要表現在生產技術方法創新動能不足，生產加工成本較高，綜合效益普遍不高，與世界發達國家先進生產技術存在較大差距，等等。上述問題已經逐漸發展成為阻礙著生產加工效能的持續優化改進的重要因素，必須給予高度重視。當前形勢下，深入探討電子級多晶硅生產技術具有極為深刻的現實意義[1] 。

2、電子級多晶硅生產技術分析

2.1還原技術

在電子級多晶硅生產技術應用中，還原技術始終處于基礎性地位，是充分確保生產技術應用效果的關鍵所在。還原技術通常需要用到性能穩定、質量可靠的還原爐，還原爐的實際運行工況與還原效果密切相關。在傳統還原技術模式下，更多依賴于二十四對棒或三十六對棒還原爐，在實際生產中，不僅電子級多晶硅生產效率較低，產品達標率低，且能耗高，排放高，經濟效益較低。對此，可根據電子級多晶硅生產實際需求，采用十二棒還原爐。由于十二棒還原爐采用了銀鋼復合板材料作為爐體構造的主要成分，對還原技術的應用環境進行了優化改進，可有效控制還原過程中的各類技術參數，對于提高還原質量，強化還原效果，優化還原效率具有顯著作用。

2.2提純技術

提純技術同樣是電子級多晶硅生產過程的關鍵步驟，需要通過精餾工藝對產品元素進行提純。在提純技術應用中，需要充分確保提出系統的應用穩定性與可靠性，為提純流程提供性能達標且符合技術標準的三氯氫硅等原料。為有效防止后期晶圓生產中的故障問題，必須采取針對性措施，比如多級精餾和吸附配合生產方式等，剔除三氯氫硅等原料中含有的各類雜質。吸附效果的好壞與吸附劑性能密切相關，因此可將特定樹脂材料進行充分活化處理，提高其吸附性能，有效剔除原料中的硼、磷等雜質。在提純技術應用中，應切實優化吸附流程，明確界定三氯氫硅質量參數指標，提高吸附準確性，并視具體情況對提純效果進行技術檢測。

2.3耦合生產技術

在電子級多晶硅的傳統生產模式下，所采取的氫化處理方法對熱氫化裝置的依賴性較強，且還原環節、尾氣回收環節、精餾與分離環節處于相對孤立的存在狀態，無法實現閉環生產，外界影響要素的干擾相對明顯，容易導致電子級多晶硅生產質量不達標，成本無序消耗。對此，可以耦合生產技術為根本，將電子級多晶硅生產與光伏級多晶硅生產融合起來，通過充分發揮冷氫化裝置的重要作用，有效實現各類材料的放熱反應，將生產過程中散發出來的多余熱量予以充分回收，這不僅充分實現了閉環生產方式，降低了經濟成本，而且所產生的排放物較低，具有顯著的生態環境效益。

2.4清潔生產技術

現代科學技術的快速發展，為電子級多晶硅清潔生產技術提供了更為豐富的技術手段，使技術人員在技術方法選擇方面擁有了更為廣闊的選擇空間，使得傳統模式下難以完成的清潔生產任務具備了更大的可行性。因此，應在后處理技術環節探索自動化控制程序的應用，將拆棒系統、自動庫存管理系統以及自動導航裝置等要素統籌整合為一個有機整體，實現相互之間的無縫銜接，并對硅棒酸洗與脈沖破碎等流程進行優化改進。同時，應營造穩定的清潔生產環境，對生產設備、管道、儲罐等裝置設備的清潔狀態進行動態化監測與管理，防止各類雜質的混入對電子級多晶硅生產質量造成的影響。

3、國內電子級多晶硅項目技術特點探討

3.1產品品質不斷提高

在現代科學技術的推動下，國內電子級多晶硅的生產技術得以不斷創新與完善，各類傳統生產技術不斷走向成熟，適用性更強，所收到的外界環境要素影響與干擾程度更低，同時各類新型生產技術不斷問世并投入應用，效果顯著，所有這些均充分保證了現代電子級多晶硅產品生產質量。同時，國家相關部門先后實施了包括《多晶硅行業準入條件》等一系列重要規定，設定了多晶硅行業準入的前置條件，規范了多晶硅行業行為，充分保證了該行業的持續健康穩定發展。

3.2低溫四氯化硅轉化技術得以有效推廣

在當前電子級多晶硅生產技術條件下，化學氣相沉積裝置在生產出特定數量多晶硅的同時，也會生產出相應數量的四氯化硅。在各類工業生產中，市場對四氯化硅的需求普遍不足，導致其經濟價值較低，難以直接轉換為經濟效益，往往需要將其轉換為三氯氫硅方可具備經濟價值。為提高四氯化硅向三氯氫硅的轉化效率，低溫四氯化硅轉化技術得以廣泛推廣。低溫氫化技術的轉化率相對較高，平均單程轉化率可達到15%-25%，且對電力能源的消耗較少，節能減排效果突出。

3.3精餾裝置控制水平提高

精餾裝置是電子級多晶硅生產的必備要素，可有效分離或去除生產過程中的磷、砷、硼等各類雜質，充分確保多晶硅產品質量。為此，有效控制精餾裝置的運行效果，成為廣大生產單位的重要關注點，紛紛采取相關措施優化其控制效果，取得了明顯控制成效。部分電子級多晶硅生產單位通過不斷調整與優化精餾裝置的操作參數，形成了一套成熟穩定的參數控制與調節方法，實現了對生產雜質的定向清除。

結語

綜上所述，受生產技術、工藝方法等多方面要素的影響，當前電子級多晶硅生產技術應用中依舊存在諸多方面的薄弱環節與不足之處，技術人員應該從其生產加工的實際需求出發，遵循電子級多晶硅生產基本規律，切實優化生產效果。

參考文獻

[1] 陳光輝，戴永年.新時期多晶硅材料及其生產工藝研究現狀與趨勢分析[J].工業技術創新（下旬刊），2019：313.