多晶硅原料用的什么设备

多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

多晶硅（polycrystalline silicon）有灰色金属光泽，密度2.32~2.34g/cm3。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。

高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原而得。

扩展资料

中国多晶硅工业起步于20世纪50年代，60年代中期实现了产业化，到70年代，生产厂家曾经发展到20多家。但由于工艺技术落后，消耗大，成本高等原因，绝大部分企业亏损而相继停产或转产。

进入21世纪以来，强大的需求和丰厚的利润刺激着多晶硅产业的迅速膨胀。多晶硅现货价7年内上涨了10倍，高峰时利润率超过800%。截至08年12月，已有超过10家上市公司投资多晶硅项目，已公告的投资额近60亿元，总投资额高达300多亿元。

2009年新春伊始，有两件事情令多晶硅-光伏产业振奋。首先是《能源法》已经提交到国务院法制办，这将直接影响“十二五”期间国家能源政策的整体规划。随后，无锡尚德、赛维LDK、常州天合、林洋新能源、CSI阿特斯、南京冠亚等在内的太阳能电池生产巨头们已将“1元/度”光伏发电成本的方案上交给科技部。这标志着光伏发电入网已经不再那么遥远，这两大利好无疑给予多晶硅-光伏企业一剂兴奋剂。

2009年1月，国家发改委已正式批复，同意在洛阳中硅建设多晶硅材料制备技术国家工程实验室，并安排1500万元国家投资补助资金，这表明海外对中国高纯多晶硅产业的技术壁垒正在被一一打破，对缓解中国多晶硅需求主要依赖进口现状、促进光伏产品成本降低都具有标志性意义。

参考资料来源：百度百科-多晶硅

多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

1、石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅，其化学反应SiO₂+C→Si+CO₂↑。

2、为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢（HCl）与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅（SiHCl₃）。其化学反应Si+HCl→SiHCl₃+H₂↑，反应温度为300度，该反应是放热的。同时形成气态混合物（Н₂，НСl，SiНСl₃，SiCl₄，Si）。

3、第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解：过滤硅粉，冷凝SiНСl₃，SiCl₄，而气态Н₂，НСl返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiНСl₃，SiCl₄，净化三氯氢硅（多级精馏）。

4、净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl3在H₂气氛中还原沉积而生成多晶硅。其化学反应SiHCl₃+H₂→Si+HCl。

多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径5-10毫米，长度1.5-2米，数量80根），在1050-1100度在棒上生长多晶硅，直径可达到150-200毫米。这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。

剩余部分同Н₂，НСl，SiНСl₃，SiCl₄从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该工艺的竞争力。

用途

多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。

在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。

目前超过98％的电子元件材料全部使用单晶硅。其中用CZ法占了约85％，其他部份则是由浮融法FZ生长法。CZ法生长出的单晶硅，用在生产低功率的集成电路元件。而FZ法生长出的单晶硅则主要用在高功率的电子元件。CZ法所以比FZ法更普遍被半导体工业采用，主要在于它的高氧含量提供了晶片强化的优点。另外一个原因是CZ法比FZ法更容易生产出大尺寸的单晶硅棒。 目前国内主要采用CZ法 CZ法主要设备：CZ生长炉 CZ法生长炉的组成元件可分成四部分 （1）炉体：包括石英坩埚，石墨坩埚，加热及绝热元件，炉壁 （2）晶棒及坩埚拉升旋转机构：包括籽晶夹头，吊线及拉升旋转元件 （3）气氛压力控制：包括气体流量控制，真空系统及压力控制阀 （4）控制系统：包括侦测感应器及电脑控制系统 加工工艺： 加料→熔化→缩颈生长→放肩生长→等径生长→尾部生长 （1）加料：将多晶硅原料及杂质放入石英坩埚内，杂质的种类依电阻的N或P型而定。杂质种类有硼，磷，锑，砷。 （2）熔化：加完多晶硅原料于石英埚内后，长晶炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氩气使之维持一定压力范围内，然后打开石墨加热器电源，加热至熔化温度（1420℃）以上，将多晶硅原料熔化。 （3）缩颈生长：当硅熔体的温度稳定之后，将籽晶慢慢浸入硅熔体中。由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力，会使籽晶产生位错，这些位错必须利用缩劲生长使之消失掉。缩颈生长是将籽晶快速向上提升，使长出的籽晶的直径缩小到一定大小（4-6mm）由于位错线与生长轴成一个交角，只要缩颈够长，位错便能长出晶体表面，产生零位错的晶体。 （4）放肩生长：长完细颈之后，须降低温度与拉速，使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小。 （5）等径生长：长完细颈和肩部之后，借着拉速与温度的不断调整，可使晶棒直径维持在正负2mm之间，这段直径固定的部分即称为等径部分。单晶硅片取自于等径部分。 （6）尾部生长：在长完等径部分之后，如果立刻将晶棒与液面分开，那么效应力将使得晶棒出现位错与滑移线。于是为了避免此问题的发生，必须将晶棒的直径慢慢缩小，直到成一尖点而与液面分开。这一过程称之为尾部生长。长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出，即完成一次生长周期。 单晶硅棒加工成单晶硅抛光硅片 加工流程： 单晶生长→切断→外径滚磨→平边或V型槽处理→切片 倒角→研磨 腐蚀--抛光→清洗→包装 切断：目的是切除单晶硅棒的头部、尾部及超出客户规格的部分，将单晶硅棒分段成切片设备可以处理的长度，切取试片测量单晶硅棒的电阻率含氧量。 切断的设备：内园切割机或外园切割机 切断用主要进口材料：刀片 外径磨削：由于单晶硅棒的外径表面并不平整且直径也比最终抛光晶片所规定的直径规格大，通过外径滚磨可以获得较为精确的直径。 外径滚磨的设备：磨床 平边或V型槽处理：指方位及指定加工，用以单晶硅捧上的特定结晶方向平边或V型。 处理的设备：磨床及X－RAY绕射仪。 切片：指将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶片。 切片的设备：内园切割机或线切割机 倒角：指将切割成的晶片税利边修整成圆弧形，防止晶片边缘破裂及晶格缺陷产生，增加磊晶层及光阻层的平坦度。 倒角的主要设备：倒角机 研磨：指通过研磨能除去切片和轮磨所造的锯痕及表面损伤层，有效改善单晶硅片的曲度、平坦度与平行度，达到一个抛光过程可以处理的规格。 研磨的设备：研磨机（双面研磨） 主要原料：研磨浆料（主要成份为氧化铝，铬砂，水），滑浮液。 腐蚀：指经切片及研磨等机械加工后，晶片表面受加工应力而形成的损伤层，通常采用化学腐蚀去除。 腐蚀的方式：（A）酸性腐蚀，是最普遍被采用的。酸性腐蚀液由硝酸（HNO3），氢氟酸（HF），及一些缓冲酸（CH3COCH，H3PO4）组成。 （B）碱性腐蚀，碱性腐蚀液由KOH或NaOH加纯水组成。 抛光：指单晶硅片表面需要改善微缺陷，从而获得高平坦度晶片的抛光。 抛光的设备：多片式抛光机，单片式抛光机。 抛光的方式：粗抛：主要作用去除损伤层，一般去除量约在10－20um； 精抛：主要作用改善晶片表面的微粗糙程度，一般去除量1um以下 主要原料：抛光液由具有SiO2的微细悬硅酸胶及NaOH（或KOH或NH4OH）组成，分为粗抛浆和精抛浆。 清洗：在单晶硅片加工过程中很多步骤需要用到清洗，这里的清洗主要是抛光后的最终清洗。清洗的目的在于清除晶片表面所有的污染源。 清洗的方式：主要是传统的RCA湿式化学洗净技术。 主要原料：H2SO4，H2O2，HF，NH4HOH，HCL （3）损耗产生的原因 A.多晶硅--单晶硅棒 多晶硅加工成单晶硅棒过程中：如产生损耗是重掺埚底料、头尾料则无法再利用，只能当成冶金行业如炼铁、炼铝等用作添加剂；如产生损耗是非重掺埚底料、头尾料可利用制成低档次的硅产品，此部分应按边角料征税。 重掺料是指将多晶硅原料及接近饱和量的杂质（种类有硼，磷，锑，砷。杂质的种类依电阻的N或P型）放入石英坩埚内溶化而成的料。 重掺料主要用于生产低电阻率（电阻率＜0.011欧姆／厘米）的硅片。 损耗：单晶拉制完毕后的埚底料约15％。 单晶硅棒整形过程中的头尾料约20％。 单晶整形过程中（外径磨削工序）由于单晶硅棒的外径表面并不平整且直径也比最终抛光晶片所规定的直径规格大，通过外径磨削可以获得较为精确的直径。损耗约10％-13％。 希望能对你有帮助!

多晶硅和单晶硅是太阳能电池的主流材料，市场份额超过90%。长期以来，多晶硅材料的生产技术一直掌握在美国、日本、德国等3个国家7家公司的10家工厂手中，造成技术封锁和市场垄断。今天主要讲解一下什么是多晶硅。多晶硅生产的原料有哪些？什么是多晶硅？1.什么是多晶硅？它是多晶硅的一种形式。当熔融的元素硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格的形式排列成许多晶核。如果这些晶核生长成具有不同晶面取向的晶粒，这些晶粒将结合并结晶成多晶硅。因为多晶硅的化学性质非常稳定，而且没有一定的环境污染。还有半导体材料的优良特性。因此被广泛应用于工业、农业、航空航天等方面。在人工智能、自动控制等半导体元器件中，多晶硅也是不可或缺的，因此多晶硅也被称为“微电子M的基石”。具有多晶硅的灰色金属光泽，密度为2.32~2.34g/cm3。熔点是1410℃。沸点是2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混合酸，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和应时之间，常温下易碎，切割时易断。当加热到800℃以上时具有延展性，在1300℃时表现出明显的变形。在室温下不活泼，与氧、氮、硫等反应。在高温下。在熔融状态下，它具有很大的化学活性，几乎可以与任何物质发生反应。具有半导体特性，是一种极其重要的优良半导体材料，但少量杂质就能极大地影响其导电性。二、多晶硅的应用多晶硅和单晶硅的区别主要表现在物理性能上。比如多晶硅的力学、光学、热学性能的各向异性远不如单晶硅明显，多晶硅的导电性也远不如单晶硅明显，甚至几乎没有导电性。在电子工业中，它被广泛用作制造晶体管收音机、录音机、冰箱、彩电、录像机、电脑等的基础材料。多晶硅和单晶硅在外观上是可以区分的，但真正的鉴别必须建立在通过分析确定晶面取向、导电类型和电阻率的基础上。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的基础电子信息材料。3.多晶硅属于什么行业？它是一种新型太阳能的原料，属于光伏领域。目前国内上市公司非常看好这个行业，很多企业准备建设多晶硅生产基地。四。多晶硅生产的原材料生产多晶硅的原料是三氯氢硅和氢气，两者按一定比例相遇后进入还原炉进行热分解和氢气还原反应生成多晶硅，多晶硅沉积在炉内硅芯上，逐渐长大。一般是化学气相沉积(CVD)。此外，多晶硅是生产单晶硅的直接原料，具有灰色金属光泽，密度为2.32-2.34g/cm3。熔点是1410℃。沸点是2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混合酸，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和应时之间，常温下易碎，切割时易断。当加热到800℃以上时具有延展性，在1300℃时表现出明显的变形。多晶硅可以作为拉制单晶硅的原料，多晶硅和单晶硅的区别主要表现在物理性能上。比如机械性能、光学性能、热性能的各向异性远不如单晶硅明显；在电学性能上，多晶硅晶体的导电性远不如单晶硅明显，甚至几乎没有导电性。就化学活性而言，它们之间的差异微乎其微。多晶硅和单晶硅在外观上是可以区分的，但真正的鉴别必须建立在晶面方向、导电类型和电阻率的分析测定上。多晶硅生产的原料有哪些？通过上面的分享，我们已经知道什么是多晶硅了。多晶硅的需求主要来自半导体和太阳能电池。根据纯度要求不同，可分为电子级和太阳能级。其中电子级多晶硅约占55%，太阳能级多晶硅占45%。随着光伏产业的快速发展，太阳能电池对多晶硅的需求增速高于半导体多晶硅。