第2章 多晶硅生产技术

自20世纪四五十年代起，随着晶体管和集成电路的陆续被发明，电子工业对高纯半导体材料的市场需求也逐渐增大，高纯多晶硅的提纯技术一直是相关生产企业和研究机构关注的焦点，由此开发出多种不同的多晶硅制备工艺技术，具体如表2-1所示。这些工艺技术可大致分为两类，即以化学提纯为基础的西门子法、流化床法，以及以冶金提纯为基础的物理法。所谓的化学法，是以硅的化合物（如硅卤合成的化合物）为原料进行提纯，通过气相化学沉积等方法得到高纯硅的生产工艺，典型的技术包括：三氯氢硅的氢还原、硅烷热分解、四氯化硅的氢还原、四氯化硅的锌还原、钠还原法等。冶金法的原理是利用硅与杂质元素物理和化学性质的差别，采用冶金工艺方法，直接由低纯度硅或硅石除杂，得到较高纯度硅的过程。化学法是当前多晶硅生产的主流工艺技术，全球95%以上的高纯多晶硅使用化学法生产，而冶金法则不足5%。

在化学法生产工艺中，根据沉积工艺的不同可以分为西门子法和流化床法，根据发生反应原料的不同又分为三氯氢硅法、硅烷法、四氯化硅法、二氯二氢硅法等。而根据不同的生产原料和沉积技术，可组合为三氯氢硅西门子法、硅烷西门子法、三氯氢硅流化床法、硅烷流化床法等。当前，三氯氢硅西门子法约占总产量的90%以上，硅烷流化床法约占8%，而硅烷西门子法和三氯氢硅流化床法产量占比均不足1%，下面主要介绍这几种工艺技术。