電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)探討

劉剛

摘? 要：本文首先介紹了電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)的相關(guān)內(nèi)容，分析了電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從多個(gè)角度與方面，就國(guó)內(nèi)電子級(jí)多晶硅項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn)展開了探討，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)淺見，望有助于相關(guān)生產(chǎn)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：電子級(jí)多晶硅;高純硅制品;生產(chǎn)技術(shù);工藝方法

引言

電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)加工是一項(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)的系統(tǒng)性工作，對(duì)技術(shù)方法與工藝流程的要求相對(duì)較高，必須宏觀審視當(dāng)前電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)現(xiàn)狀問(wèn)題，精準(zhǔn)把握電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用要點(diǎn)，多措并舉，推動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。

1、電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)簡(jiǎn)述

多晶硅是現(xiàn)代高科技產(chǎn)品的重要構(gòu)成要素，在電子產(chǎn)品二極管、電路級(jí)、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)家相關(guān)部門高度重視電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，在標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、過(guò)程控制、效果評(píng)價(jià)等方面制定并實(shí)施了一系列重大方針政策，為優(yōu)化電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)流程與效果提供了基本遵循與方向保證，在電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)加工領(lǐng)域取得了令人矚目的現(xiàn)實(shí)成就，積累了豐富而寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為新時(shí)期高質(zhì)高效地開展電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)加工注入了強(qiáng)大動(dòng)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(chǎn)技術(shù)（如圖1所示）在內(nèi)的多項(xiàng)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)依舊存在諸多短板，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)方法創(chuàng)新動(dòng)能不足，生產(chǎn)加工成本較高，綜合效益普遍不高，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)存在較大差距，等等。上述問(wèn)題已經(jīng)逐漸發(fā)展成為阻礙著生產(chǎn)加工效能的持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)的重要因素，必須給予高度重視。當(dāng)前形勢(shì)下，深入探討電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)具有極為深刻的現(xiàn)實(shí)意義[1] 。

2、電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)分析

2.1還原技術(shù)

在電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用中，還原技術(shù)始終處于基礎(chǔ)性地位，是充分確保生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用效果的關(guān)鍵所在。還原技術(shù)通常需要用到性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的還原爐，還原爐的實(shí)際運(yùn)行工況與還原效果密切相關(guān)。在傳統(tǒng)還原技術(shù)模式下，更多依賴于二十四對(duì)棒或三十六對(duì)棒還原爐，在實(shí)際生產(chǎn)中，不僅電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)品達(dá)標(biāo)率低，且能耗高，排放高，經(jīng)濟(jì)效益較低。對(duì)此，可根據(jù)電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)實(shí)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(fù)合板材料作為爐體構(gòu)造的主要成分，對(duì)還原技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，可有效控制還原過(guò)程中的各類技術(shù)參數(shù)，對(duì)于提高還原質(zhì)量，強(qiáng)化還原效果，優(yōu)化還原效率具有顯著作用。

2.2提純技術(shù)

提純技術(shù)同樣是電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵步驟，需要通過(guò)精餾工藝對(duì)產(chǎn)品元素進(jìn)行提純。在提純技術(shù)應(yīng)用中，需要充分確保提出系統(tǒng)的應(yīng)用穩(wěn)定性與可靠性，為提純流程提供性能達(dá)標(biāo)且符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的三氯氫硅等原料。為有效防止后期晶圓生產(chǎn)中的故障問(wèn)題，必須采取針對(duì)性措施，比如多級(jí)精餾和吸附配合生產(chǎn)方式等，剔除三氯氫硅等原料中含有的各類雜質(zhì)。吸附效果的好壞與吸附劑性能密切相關(guān)，因此可將特定樹脂材料進(jìn)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(zhì)。在提純技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)切實(shí)優(yōu)化吸附流程，明確界定三氯氫硅質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)，提高吸附準(zhǔn)確性，并視具體情況對(duì)提純效果進(jìn)行技術(shù)檢測(cè)。

2.3耦合生產(chǎn)技術(shù)

在電子級(jí)多晶硅的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下，所采取的氫化處理方法對(duì)熱氫化裝置的依賴性較強(qiáng)，且還原環(huán)節(jié)、尾氣回收環(huán)節(jié)、精餾與分離環(huán)節(jié)處于相對(duì)孤立的存在狀態(tài)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)生產(chǎn)，外界影響要素的干擾相對(duì)明顯，容易導(dǎo)致電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，成本無(wú)序消耗。對(duì)此，可以耦合生產(chǎn)技術(shù)為根本，將電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)與光伏級(jí)多晶硅生產(chǎn)融合起來(lái)，通過(guò)充分發(fā)揮冷氫化裝置的重要作用，有效實(shí)現(xiàn)各類材料的放熱反應(yīng)，將生產(chǎn)過(guò)程中散發(fā)出來(lái)的多余熱量予以充分回收，這不僅充分實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)生產(chǎn)方式，降低了經(jīng)濟(jì)成本，而且所產(chǎn)生的排放物較低，具有顯著的生態(tài)環(huán)境效益。

2.4清潔生產(chǎn)技術(shù)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為電子級(jí)多晶硅清潔生產(chǎn)技術(shù)提供了更為豐富的技術(shù)手段，使技術(shù)人員在技術(shù)方法選擇方面擁有了更為廣闊的選擇空間，使得傳統(tǒng)模式下難以完成的清潔生產(chǎn)任務(wù)具備了更大的可行性。因此，應(yīng)在后處理技術(shù)環(huán)節(jié)探索自動(dòng)化控制程序的應(yīng)用，將拆棒系統(tǒng)、自動(dòng)庫(kù)存管理系統(tǒng)以及自動(dòng)導(dǎo)航裝置等要素統(tǒng)籌整合為一個(gè)有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)相互之間的無(wú)縫銜接，并對(duì)硅棒酸洗與脈沖破碎等流程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。同時(shí)，應(yīng)營(yíng)造穩(wěn)定的清潔生產(chǎn)環(huán)境，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、管道、儲(chǔ)罐等裝置設(shè)備的清潔狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)與管理，防止各類雜質(zhì)的混入對(duì)電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)質(zhì)量造成的影響。

3、國(guó)內(nèi)電子級(jí)多晶硅項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn)探討

3.1產(chǎn)品品質(zhì)不斷提高

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)電子級(jí)多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)得以不斷創(chuàng)新與完善，各類傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)不斷走向成熟，適用性更強(qiáng)，所收到的外界環(huán)境要素影響與干擾程度更低，同時(shí)各類新型生產(chǎn)技術(shù)不斷問(wèn)世并投入應(yīng)用，效果顯著，所有這些均充分保證了現(xiàn)代電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，國(guó)家相關(guān)部門先后實(shí)施了包括《多晶硅行業(yè)準(zhǔn)入條件》等一系列重要規(guī)定，設(shè)定了多晶硅行業(yè)準(zhǔn)入的前置條件，規(guī)范了多晶硅行業(yè)行為，充分保證了該行業(yè)的持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展。

3.2低溫四氯化硅轉(zhuǎn)化技術(shù)得以有效推廣

在當(dāng)前電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)條件下，化學(xué)氣相沉積裝置在生產(chǎn)出特定數(shù)量多晶硅的同時(shí)，也會(huì)生產(chǎn)出相應(yīng)數(shù)量的四氯化硅。在各類工業(yè)生產(chǎn)中，市場(chǎng)對(duì)四氯化硅的需求普遍不足，導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低，難以直接轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟(jì)效益，往往需要將其轉(zhuǎn)換為三氯氫硅方可具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為提高四氯化硅向三氯氫硅的轉(zhuǎn)化效率，低溫四氯化硅轉(zhuǎn)化技術(shù)得以廣泛推廣。低溫氫化技術(shù)的轉(zhuǎn)化率相對(duì)較高，平均單程轉(zhuǎn)化率可達(dá)到15%-25%，且對(duì)電力能源的消耗較少，節(jié)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(jí)多晶硅生產(chǎn)的必備要素，可有效分離或去除生產(chǎn)過(guò)程中的磷、砷、硼等各類雜質(zhì)，充分確保多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量。為此，有效控制精餾裝置的運(yùn)行效果，成為廣大生產(chǎn)單位的重要關(guān)注點(diǎn)，紛紛采取相關(guān)措施優(yōu)化其控制效果，取得了明顯控制成效。部分電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)單位通過(guò)不斷調(diào)整與優(yōu)化精餾裝置的操作參數(shù)，形成了一套成熟穩(wěn)定的參數(shù)控制與調(diào)節(jié)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)雜質(zhì)的定向清除。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，受生產(chǎn)技術(shù)、工藝方法等多方面要素的影響，當(dāng)前電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用中依舊存在諸多方面的薄弱環(huán)節(jié)與不足之處，技術(shù)人員應(yīng)該從其生產(chǎn)加工的實(shí)際需求出發(fā)，遵循電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)基本規(guī)律，切實(shí)優(yōu)化生產(chǎn)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳光輝，戴永年.新時(shí)期多晶硅材料及其生產(chǎn)工藝研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析[J].工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新（下旬刊），2019：313.