[发明专利]多晶硅生产工艺

说明书

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%。

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。