【正文】 iCL4 排氣 供料 液 H2 外購 硅粉 外購 HCL HCL SiHCL3 提純 多晶硅制取 多晶硅 產品 SiCL4 氣相白炭 黑產品 尾氣回收 SiCL4 轉化 氣相白炭黑生產 冶金級 硅 粉 流 化床 沸騰爐 SiHCL3 合成 精餾 提純 SiHCL3 回收工藝 CVD 多晶硅 (分解爐 ) HCL 回收 H2 回收料分離 SiHCL3 補充 H2 15 3， 日本 三菱公司多晶硅工藝流程 TCS 4，共同特點： 1），無 HCL 合成，均外購 HCL 和硅粉合成三氯氫硅。 附件 7： 多晶硅用料比例 多晶硅生產用純三氯氫硅 ，由三部分組成，即合成料、還原回收料和氫化回收料。 這意味著降低了原料硅、氯的消耗，即降低了生產成本，為今后 多晶硅在 市場上的競爭處于有利地位。 因此四氯化硅的氫化在多晶硅生產中是十分重要的 環(huán)節(jié)。 21 附件 9： 工業(yè)硅化學成份與冶煉 1, 工業(yè)硅牌號與化學成份 工業(yè)硅牌號與化學成份 牌號 硅不小于 化 學 成 份 () 用 途 Fe Al Ca 2203 化學用工業(yè)硅 3303 321 4151 441 551 553 663 775 冶金用工業(yè)硅 2, 工業(yè)硅制備 石英砂（硅石）與炭在電弧爐里還原成硅 (MGSi) SiO2 + 2C = Si + CO 反應過程： SiO2 + C = SiO + CO （ 1） SiO + 2C = SiC + CO （ 2） 2 Si C +SiO2 = Si + SiO+ CO （ 3） 第一步：二氧化硅與炭反應生成一氧化硅和一氧化碳； 第二步：一氧化硅與炭反應生成碳化硅和一氧化碳： 第三步：碳化硅與二氧化硅反應生成硅和一氧化硅及一氧化碳。 3，產品質量； 序號 項目名稱 單 位 占總產量 60% 占總產量 80% 占總產量 98% 備 注 1 N 型電阻率 Ω .Cm ≥ 200 ≥ 100 ≥ 50 2 P 型電阻率 Ω .Cm ≥ 2020 ≥ 1000 ≥ 500 3 碳含量 at/cm3 ≤ ≤ 2X1016 ≤ 3X1016 4 少子壽命 μ s ≥ 200 ≥ 100 ≥ 50 5 金屬雜質 Fe,Ni,Cu,Zn PPbw ≤ 100 ≤ 200 ≤ 300 6 其他 表面不應有氧化色， 無蜂窩狀、空洞、污點、瘤狀物、玉米棒狀和機械雜物 表面光亮呈銀灰色 24 附件 12： 3000 噸 /年多晶硅物料平衡 (2 版 ) 080313 ( 單位 。 石灰砂（硅石） 煤、焦 炭、木屑 (CO、 SiO、 H2O) 凝聚 SiO SiO+ CO= SiO2+ C 1500℃ 從 SiO 和 C SiO+ 2C= SiC+ CO 生成 SiC，熔融 SiO2 1700℃ 2 Si C +SiO2 = Si + SiO+ CO 熔融液體硅 排出硅 工業(yè)硅冶煉爐示意圖 電極 22 附件 10： 生產用原料與中間產品 的質量要求 原 料 名 稱 項目內容 質量指標 備 注 1, 工業(yè)硅粉 粒度 (占 80%) t/a 純度 :含硅量 ≥ 99%(w) 含 Fe ≤ %(w) 含 Al ≤ %(w) 含 Ca ≤ %(w) 含 Ti ≤ %(w) 含 P ≤ %(w) 含 B ≤ %(w) 含 H2O ≤ %(w) 2 液氯 純度 :含氯量 含 H2O 含 NCL3 不揮發(fā)殘渣 ≥ %(V) ≤ %(w) ≤ %(w) ≤ %(w) t/a 3 電解氫氣 純度 :含氫量 含氧 露點 ≥ %(V) ≤ %(V) ≤ 60℃ ≤ 30PPm 4 高純氫氣 純度 :含氫量 含氧 含氮 露點 ≥ %(V) ≤ %(V) ≤ %(V) ≤ 70℃ t/a ≤ 1PPm CO, CO2,CH 未檢出 5 高純氮氣 純度 :含氮量 含氧 含氫 含 H2O ≥ %(V) ≤ %(V) ≤ %(V) ≤ %(V) CO, CO2,CH 未檢出 6 合成 HCL 純度 :含 HCL 量 含 H2 ≥ 95%(V) ≤ 4%(V) 7 合成 TCS 純度 :含 TCS 量 含 STC 含 DCS 含 C ≥ 87%(w) ≤ 10%(w) ≤ 2%(w) ≤ 100PPmw (+20200= t/a) 8 外購 TCS 純度 :含 TCS 量 含 STC 含 DCS 含 C ≥ 98%(w) ≤ 1%(w) ≤ %(w) ≤ 100PPmw 設計為 20200 t/a (視合成 TCS 量多少而定 ) 9 精餾 TCS 純度 :含 TCS 量 含 STC 含 DCS 含 B 含 P 含 Fe 含 C ≥ 93%(w) ≤ 1%(w) ≤ 6%(w) ≤ ≤ ≤ 10PPbw ≤ 50PPmw t/a 合成料、 % 還原回收料 % 氫化回收料 % 23 附件 11：多晶硅產品方案、規(guī)格與質量指標 1，產品方案： 本 項的產要產品為太陽能級多晶硅，但留有可生產電路級產品的余地（但總產量要適當減少）。同時減小四氯化硅外運和處理的難題?；厥?HCL 的比例如圖所示。 氫化回收料從 17%提高到 19%，提高了 2%。 3）， 德國瓦克公司的 STC 用來生產氣相白炭黑產品。中控室好比 人的大腦，合成 、 提純 和 還原裝置好 比 人的嘴巴、胃腸與心臟，各種管道好 比 人 的 血管。 13 五、 多晶硅生產的主要工藝過程 1，多晶硅生產的主要原料 液氯 (外購 )，工業(yè)硅粉 (外購 )，氫氣（自產），當然還有如硅芯、石墨件，化學試劑等輔助材料。 3）要有專門的技術力量或技術人才 多年來我國為引進多晶硅生產技術作了許多努力，但西方國家和日本的先進 大型多晶硅公司拒絕轉讓技術，對我國實行技術封鎖，聲稱不培養(yǎng)競爭對手?，F(xiàn)代化大型還原爐可裝 4850 對硅棒。 興建多晶硅廠必須考慮到 ： 1），多晶硅產品的質量必須有競爭能力 ， B、 P、 碳與金屬雜質含量要求低，純度高， LSI 質量要求是：受主雜質（ B、 AL）≤ , 施主雜質（ P、 As, Sb）≤ ,碳含量≤ ，重金屬（ Fe Ni Cr Zn）總含量≤ 1PPba . 區(qū)熔用的多晶硅質量要求更高，但價格也高效益好。 所以從事多晶硅生產必須要做好安全工作，從安全設施、安全管理，員工的安全意識，員工的安全技術培訓等都是十分重要的。 4，多晶硅產品是個高能耗的產品 電耗占多晶硅的成本 3560%，主要是還原與氫化反應的用電，所以國外都采用多對棒大型還原爐，利用熱輻射來減少能耗，同時進行熱能的綜合利用。前面介紹的 有 20 個方面的配套設施 ，都是為還原爐生產多晶硅服務的。國 外采用該工藝不多， 新光公司由于設計沒有采用導熱油循環(huán)冷卻技術，而是用熱水替代了導熱油來 進行熱能的綜合利用。 1Kg 多晶硅需用工業(yè)硅粉降低到 ，這是改良西門子法，稱為第三階段 。 后來（ 1966 年）采用 80℃ 的深冷回收（干冰 +酒精 ，后用 80℃的復疊式氟壓機代替 ），把未反應的硅氯化物回收下來，繼而將氫（含有 HCL）用堿洗法回收其中的氫氣，稱為“ 濕法回收”。 所謂改良西門子法，即 以原料（ 三氯氫硅 ） 閉 路循環(huán) 為主。 3， 三氯氫硅熱分解法（倍西內法 ） ，法國于 1956 年發(fā)明， 4SiHCL3 ==== Si + 3 SiCL4 +2H2 9001000℃ 在鉭管上沉積，然后將多晶硅剝下來拉制單晶硅，或在石英管內反應制得針狀硅收集后拉制單晶硅，制得 P 型電阻 率 400600Ω .cm 的單晶硅。與此同時，日本的主流太陽能電池供應商也不惜巨資大量生產太陽能電池，其中包括三洋電機、夏普和京瓷。另一大制造商 —— 美國通用電氣所屬的通用硅材料有限公司也在中國南昌投資 6000 萬美元，興建了年產 500 噸的多晶硅、單晶硅項目。 最下面是組件，將制作好的電池封裝，技術含量相對較低，進入門檻亦低，屬于勞動力密集型產業(yè)，全球廠商數(shù)量超過 200 家，國內也有相當多企業(yè)進行封裝作業(yè)。由于技術門檻，幾乎沒有企業(yè)可以很快進入多晶硅生產制造領域，而且產能也遠不是全球 7 巨頭的對手。 2020 年世界太陽能電池產量達到了 1650 兆瓦，累計裝機發(fā)電容量已超過 5GW。 [注 ]： 生產 1MW 的太陽能電池需用 1214 噸多晶硅。 表 6 20202020 年世界半導體銷售額、硅片產量與多晶硅產量 年 份 半導體銷售額 （億美元 ） 硅片產量 (億平方英寸 ) 多晶硅產量 (噸 ) 備 注 2020 2044 19380 2020 1389 17650 2020 1508 20350 2020 1663 23100 2020 2133 27000 2020 2268 29100 2020 2451 32500 2020 2711 39500 2），世界太陽能電池產量及多晶硅生產能力預測 ，見表 7。 5 2，國內多晶硅生產情況 1）目前國內能生產多晶硅的廠家只有五家： （ 1） 739 廠（ 200t/a），（ 2）洛陽中硅 (300+700t/a)，（ 3）新光硅業(yè) 1000 t/a，（ 4）江蘇中能 1500 t/a t/a，（ 5）無錫金大中 200 t/a。因此我們從事的半導體多晶硅材料的生產 與研發(fā) ，對我們國家的 經濟 建設、國防建設、工業(yè)建設、生活改善都是很重要的事業(yè) ，希望大家熱愛 多晶硅行業(yè)，鉆研多晶硅 行業(yè)，發(fā)展 多晶硅 行業(yè)，為國家的經濟發(fā)展，國防發(fā)展，社會發(fā)展，人民生活的提高與改善作出應有的貢獻。所有這些應用都是在 有 半導體 多晶硅材料的基礎上才能實現(xiàn) 的 。 起初由于制造 硅 材料的技術問題，半導體多晶 硅純度不高，只能作晶體檢 波器 (礦石收音機 ,相當于二極管 ).隨著材料制造工藝技術的不斷改進與完善，材料純度不斷提高，制造成功 各種 半 導體器件，從晶體管 、整流元件、太陽能電池片到集成電路到大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路 ， 才使硅材料得到廣泛的用途。 硅片 ：單晶硅經滾磨、定向后切成硅片，分磨片與拋光片。 表 3 集成電路的元件數(shù)比較 晶體管 分立元件 1 個分立元件 指二極管、三極管 IC 集成電路 1001000 個元件 LSI 大規(guī)模集成 電路 100010 萬個元件 VLSI 超大規(guī)模集成電路 ＞ 10 萬個元件 ULSI 超超大規(guī)模集成電路 ＞ 1 億個元件 據(jù)報導：日本在 mm2 的硅芯片上制出的 VLSI 有 15 萬 6 千多個元件 4),硅片（單晶硅）發(fā)展迅速 硅片（單晶硅）發(fā)展迅速 ，見表 4。 半導體硅中的 B含量，如 P型電阻率是 3000Ω .Cm時，查曲線圖得 B的原子數(shù)為 原子 /Cm3，則半導體的純度是 ： /==(~11N， ),或 ( ) 3 /()===(~11N)。 000000001 1PPt 1/1000000000000 1012 12N 萬億分之一 0。 表 1 導體