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多晶硅产品
用途和生产工艺介绍

2

黎展荣编写

-03-15

多晶硅产品用途和生产工艺介绍

讲课提要：

一、 多晶硅产品用途
二、 中国外多晶硅生产情况和市场分析
三、 多晶硅生产方法
四、 多晶硅生产关键特点
五、 多晶硅生产关键工艺过程

讲课想要达成目标：

经过介绍，期望达成以下几点目标：

1， 了解半导体多晶硅相关基础概念和相关名词，为以后深入学习、交流和提升打下基础；
2， 了解多晶硅关键用途和中国外多晶硅生产和市场情况，热爱多晶硅事业和行业；
3，了解多晶硅生产方法和多晶硅生产关键特点，加深对多晶硅生产工艺步骤初步认识；
4，了解企业3000吨/年多晶硅项目标关键工艺过程、工厂概况、规模、车间工序相互关联，有利于以后工作开展。

一、 多晶硅产品用途
在讲多晶硅用途前，我们先讲一讲半导体多晶硅相关概念和相关名词。
1，什么是多晶硅？
我们所说多晶硅是半导体级多晶硅，或太阳能级多晶硅，它关键是用工业硅或称冶金硅（纯度98-99%）经氯化合成生产硅氯化物，将硅氯化物精制提纯后得到纯三氯氢硅，再将三氯氢硅用氢进行还原生成有金属光泽、银灰色、含有半导体特征产品，称为半导体级多晶硅。

2，什么是半导体？
所谓半导体是界于导体和绝缘体性质之间一类物质，导体、半导体和绝缘体大约分别是以电阻率来划分，见表1。
表1 导体、半导体和绝缘体划分
名 称
电 阻 率（Ω.Cm）
备 注
导体
＜10-4
＜0.0001
Cu, Ag, AL等
半导体
10-4~109
0.0001~
Si, Ge, GaAs等
绝缘体
＞109
＞
塑料，石英，玻璃，橡胶等

3，纯度表示法
半导体纯度表示和通常产品纯度表示是不一样，通常产品纯度是以主体物质含量多少来表示，半导体纯度是以杂质含量和主体物质含量之比来表示。见表2。
表2 纯度表示法
1%
1/100
10-2
2N
百分之一（减量法，扣除关键杂质量后）

1PPm
1/1000000
10-6
6N
百万分之一
1PPb
1/
10-9
9N
十亿分之一
1PPt
1/0
10-12
12N
万亿分之一
PPma
原子比

PPmw
重量比

PPba
原子比

PPbw
重量比

PPta
原子比

PPtw
重量比

1），外购工业硅纯度
外购工业硅纯度是百分比，1个九，“1N”，98%， 两个九，“2N”，99%，是指扣除测定杂质元素重量后，其它作为硅含量（纯度）。如工业硅中Fe≤0.4%,AL≤0.3%,Ca≤0.3%,共≤1%, 则工业硅纯度是：（100-1）X100%=99% 。

2), 半导体纯度
工业硅中B含量是0.002%(W)，则工业硅纯度对硼来说被视为99.998%，即4N（对B来说）。
半导体硅中B含量，如P型电阻率是3000Ω.Cm时，查曲线图得B原子数为4.3X1012原子/Cm3，则半导体纯度是：4.3X1012 /4.99X1022=0.86X10-10=8.6X10-11(~11N，0.086PPba),或(4.3X1012 X10.81) /(4.99X1022X28)=0.33X10-10=0.033PPbw=3.3X10-11(~11N)。
对B来说，从工业硅4N提升到11N，纯度提升7个数量级（10000000，千万倍）即B杂质含量要降低6个数量级（1000000，百万倍），所以生产半导体级多晶硅是比较困难。

3), 集成电路元件数
集成电路元件数比较，列于表3。集成电路集成度越高，则对硅材料纯度要求越高。
表3 集成电路元件数比较
晶体管
分立元件
1个分立元件
指二极管、三极管
IC
集成电路
100-1000个元件

LSI
大规模集成电路
1000-10万个元件

VLSI
超大规模集成电路
＞10万个元件

ULSI
超超大规模集成电路
＞1亿个元件

据报导：日本在6.1X5.8 mm2硅芯片上制出VLSI有15万6千多个元件

4), 硅片（单晶硅）发展快速
硅片（单晶硅）发展快速，见表4。
表4 硅片（单晶硅）发展快速
1960年
Φ25mm
1”

1990年
Φ200mm
8”
1965年
Φ50mm
2”

1995年
Φ300mm
12”
1970年
Φ75mm
3”

Φ400mm
16”批量
1974年
Φ100mm
4”

Φ450mm
18”研发中
1978年
Φ150mm
6”

大规模生产中多晶硅直径通常公认为是120-150 mm比较适宜，也研发过200-250 mm。

5), 多晶硅、单晶硅、硅片和硅外延片
多晶硅：内部硅原子排列是不规则杂乱无章。
单晶硅：内部硅原子排列是有规则（生产用原料是多晶硅）。
硅片：单晶硅经滚磨、定向后切成硅片，分磨片和抛光片。
硅外延片：抛光片经清洗处理后用CVD方法在其上再生长一层含有需求电阻率单晶硅层，现在超大规模集成电路正趋向于采取硅外延片来生产。

4, 多晶硅产品用途
半导体多晶硅本身用途并不大，必需要将多晶硅培育成单晶硅，经切、磨、抛制成硅片（又称硅圆片），在硅片上制成电子元件（分立元件、太阳能能基片、集成电路或超大规模集成电路），才能有用。
硅因为它部分良好半导体性能和丰富原料，自1953年硅作为整流二极管元件问世以来，伴随工艺技术改革，硅纯度不停提升，现在已发展成为电子工业中应用最广泛一个半导体材料，相关硅基础理论也发展得较为完善。
起初因为制造硅材料技术问题，半导体多晶硅纯度不高，只能作晶体检波器(矿石收音机,相当于二极管).伴随材料制造工艺技术不停改善和完善，材料纯度不停提升，制造成功多种半导体器件，从晶体管、整流元件、太阳能电池片到集成电路到大规模集成电路和超大规模集成电路，才使硅材料得到广泛用途。
半导体多晶硅是单晶硅关键原材料，多晶硅培育成单晶硅方法是：有坩埚（CZ）和无坩埚（FZ），即直拉和区熔之分。
制成单晶硅后经过切、磨、抛工序制成硅片，在硅片上进行半导体器件制造，（经过扩散、光刻、掺杂、离子注入------等很多工序）即集成电路（管芯或称为芯片、基片）。
因为大规模集成电路和超大规模集成电路技术突破，半导体器件得到飞速发展，在各行各业得到广泛应用。全部这些应用全部是在有半导体多晶硅材料基础上才能实现。
——在军事工业上：海湾战争、伊拉克战争电子战全部是用了大量电子装备，探测器、导弹制导，火箭发射，电子控制设备，军事装备等；
——在航天工业上：航天飞机，宇宙飞船（神1~神6）人造卫星，气象卫星，星球探测（登月和登火星）等；
——在航空上：机场监控，飞机全天候监控，空军装备等；
——在航海上：核潜艇，航空母舰，海上巡查，海上运输，南北极探险等；
——在信息技术上：通信技术（手机电话），广播电视，电子商务，电子购物，银行管理，电子眼监控，电脑网络，
——在科学技术、工业技术，交通运输、铁路运输、能源工业、汽车工业、卫生医药等；
——还有在大家生活中，家用电器，工资卡等全部和电子打交道，所谓“无所不在，无所不有，四处可见”。这全部是得益于半导体多晶硅基础材料。
当今，在大家日常生活上、文化娱乐上得到充足改善和享受，全部离不开半导体材料和器件。所以我们从事半导体多晶硅材料生产和研发，对我们国家经济建设、国防建设、工业建设、生活改善全部是很关键事业，期望大家热爱多晶硅行业，钻研多晶硅行业，发展多晶硅行业，为国家经济发展，国防发展，社会发展，人民生活提升和改善作出应有贡献。

二、 中国外多晶硅生产情况和市场分析
1，国外多晶硅生产情况
国外多晶硅生产，关键集中在美、日、德、意四国十大企业，多晶硅生产量占世界90%以上，见表5。
表5 国外多晶硅产能和产量 (t/a)
所在国

企业
或厂商

估计
备 注
产能
产量
产能
产量
日本

德山曹达
5200
5200
5400
5400
5400
5400
棒状，SiHCl3
三菱
1600
1600
1600
1600
1600
1600
棒状，SiHCl3
隹友
800
800
900
900
900
900
棒状，SiHCl3
美国

哈姆洛克
7700
7700
10000
10000
14500
18000
棒状，SiHCl3
Asimi
3000
3000
3300
3300
3600
3600
棒状，SiH4
Memc
2700
1500
2700
2700
2700
2700
粒状，FBR反应器
三菱
1200
1100
1200
1100
1500
1500
棒状，SiHCl3
SGS
2200
2200
2200
2200
2200
4400
棒状, SiH4
德国
瓦克
5500
5000
6000
6000
8000
1
棒状，SiHCl3
意大利
Memc
1000
1000
1000
1000
1000
1000
棒状，SiHCl3
合 计

30900
29100
34300
34200
41400
51100

半导体多晶硅生产是一个跨化工、冶金、机械、电子和自动控制多学科综合技术集成一体系统工程。现在国外有报导已发展到高效率低能耗48对棒还原炉。

2，中国多晶硅生产情况
1）现在中国能生产多晶硅厂家只有五家：（1）739厂（200t/a），（2）洛阳中硅(300+700t/a)，（3）新光硅业1000 t/a，（4）江苏中能1500 t/a t/a，（5）无锡金大中200 t/a。
2）据报导在建和筹建有20多家（见附件）

{（1）新津天威四川硅业(3000t/a)，（2）乐电天威硅业3000t/a,）、（3）中德合资江西新时代高新能源企业（1000-3000 t/a）4月开建，计划投产，（4）云南曲靖爱信硅科技企业(一期投资25亿元，建多晶硅生产线3000 t/a ，三年后建成10000t/a)，4月7日开工（奠基）。（5）宁夏石嘴山投资70亿元，建设世界级硅基地，多晶硅计划建成5000 t/a规模，（6）辽宁凌海多晶硅之城(1000t/a)，（7）扬州太阳能产业基地3000 t/a多晶硅分两期建设，一期投资12亿元上六个月投产，二期上六个月建成，（8）江苏高邮（江苏顺大半导体发展领头）投资25亿元分两期到位，6月投产一条线1500 t/a，初再上一条生产线，生产能力达3000 t/a。}

多晶硅中国计划建设项目 -2-10
序号
公 司 或 厂 家
建 设 地
计划产能(吨/年)
奠基
时间
计划投
产时间
投资（亿元）

备 注
1期
2期
3期
累计
1期
总计
1
峨嵋739厂
四川省峨眉山市
100
200
500
800
-6
-6
6

1、2期投产
2
洛阳中硅
河南省堰师市
300
700

3000
-
-10
2.2

1、2期投产
3
新光硅业
四川省乐山市
1260

1260
-
-2
12.9

投产
4
江苏中能
江苏省徐州市
1500

6000
-
-8

70

1期投产
5
无锡中彩集团
江苏无锡市
300

300
-
-8

2

投产
6
通威和巨星(永祥多晶硅)
四川省乐山市
1000
3000
6000
10000
-
-6

50

在建
7
东汽(乐山)硅业
四川省五通市
1500
1500
1500
4500
-3
-12
7.5

在建
8
天威四川硅业
四川省成城市新津
3000

3000
-12
-6
27

在建
9
乐山乐电天威硅业
四川省乐山市
3000

3000
-2
-6
25

在建
10
赛维LDK
江西新余市
6000

15000
.-5
-12

在建
11
深圳南玻
湖北省宜昌市
1500
1500
1500
4500
-5
-6
1.5$
60

在建
12
亚洲硅业
青海省西宁市
1000

6000
-3
-12
8

在建
13
江苏顺大
江苏省扬州市
1500

1500
-

在建
14
神舟硅业
内蒙古呼和浩特市
1500

1500
-

18

在建
15
江苏阳光（宁夏）
宁夏省石嘴山市
1500
1500
1500
4500
-

15
40

在建
16
江苏大全集团
重庆万州市
3000
3000

6000
-9

40

在建
17
爱信硅科技(云南冶金)
云南省曲靖市
3000

10000
-4

25
100

开工仪式
18
天宏硅材料
陕西省咸阳市
3750

10000
-9

37
52

开工仪式
19
特变电工
新疆省乌鲁本齐市
1500

1

16.3

项目洽谈
20
大陆多晶硅项目
内蒙古呼和浩特市
2500

18000
-9

180

开工仪式
21
中晶华业太阳能多晶硅
内蒙古包头市
1200

1200
-9

12

开工仪式
22
唐山硅业(开平区)
河北省唐山市
1000

1000
-9

7

开工仪式
23
凌海金华冶炼
辽宁锦州市凌海
1000

1000
-8
-

11.5

开工仪式
24
天合光能（常州）
江苏省连云港市
0

10000
-12

10$

投资建设
25
江西晶大半导体企业
江西桑海
0

0
-10

1.2

开工仪式
26
超磊实业
四川省广元市
1500

3500
200-

12
38

招商项目
27
鄂尔多斯
鄂尔多斯棋盘井
2500

2500

20

28
北京顺大新业能源等
四川省眉山市
1500
1500

3000
-

9.8

29
上海工投集团等
黑龙江省牡丹江市
1500

3000

30
中钢集团
山东济宁市
0

15000
-2

31
重庆化医控股(天原化工)
重庆涪陵市
1250

1250
-12

32
方兴科技

1000

1000

10

招商项目
33
银星能源和宁夏
宁夏省
1000

1000
-3

0.9

34
荆门珈伟太阳能
湖北省荆门市
1500

1500
-8

35
香港永发集团太阳能
江西省萍乡市
0

-9

15港

签约仪式
36
益阳晶鑫

1200

1200

37
锦州新世纪石英玻璃

300

300

38
迅天宇科技(物理法)
河南南阳方城县
0

累计

55160

167310

1
Hemlock
美国
10000

31000

10$

2
Waker
德国
6500

14500

3
Memc
美国
1500

6700

3.9$

4
德山曹达
日本
5000

8000

累计

23000

60200

3，多晶硅市场需求分析
1），世界半导体市场上在连续增加，所以带动了硅片和多晶硅快速发展，见表6。

表6 -世界半导体销售额、硅片产量和多晶硅产量
年 份
半导体销售额
（亿美元）
硅片产量
(亿平方英寸)
多晶硅产量
(吨)
备 注

2044
55.5
19380

1389
39.4
17650

1508
46.8
20350

1663
51.5
23100

2133
63.13
27000

2268
65.96
29100

2451
68.62
32500

2711
78.87
39500

2），世界太阳能电池产量及多晶硅生产能力估计，见表7。

表7 世界太阳能电池产量及多晶硅生产能力估计
项 目

太阳能电池Mw）
1817.7
2208
2682
3259
3896
4811
多晶硅生产能(t/a)
30900
34500
38050
49550
54500
58800

3）中国多晶硅市场需求

-中国多晶硅市场需求也十分旺盛，多晶硅供需矛盾突出，表8。
表8 中国集成电路和硅单晶产量及对多晶硅需求
年份
集成电路产量
（亿块）
增加率
%
硅单晶产量
（t）
增加率
%
多晶硅需求量
（t）
增加率
%

59
---
251.98
---
420.0
---

56.2
-4.8
275.20
9.21
458.67
9.21

96.3
51.0
366.10
33.03
610.17
33.03

134.1
39.3
476.00
30.02
746.1
30.02

219
23.0
596.00
25.21
934.2
25.21

260
18.7
721.20
21.00
1130
21.00

因为集成电路和太阳能电池迅猛发展，多晶硅供给严重不足，尤其是太阳能电池发展大大地带动了多晶硅产业发展。
由此可见，中国多晶硅尚存在大量缺口，急需大力推进多晶硅规模化生产，建立多个年产1000-3000 t级规模化多晶硅工厂，才能满足中国集成电路和太阳能电池生产对多晶硅需求。

[注]：生产1MW太阳能电池需用12-14吨多晶硅。

图一 －全球及中国太阳能级多晶硅需求量统计及估计

中国多晶硅总产量仅480吨，中国市场需求超出4000吨，其中太阳能产业需求靠近3000吨，所以绝大部分多晶硅必需依靠进口。硅原料供给不足和成本过高已成为制约中国光伏产业发展瓶颈。
世界光伏电池产量快速增加，全球太阳能电池产业在1995－增加了17倍。世界太阳能电池产量达成了1650兆瓦，累计装机发电容量已超出5GW。日本光伏电池产量再次领先增加到762兆瓦，增加率为27%；欧洲产量增加48%，达成了464兆瓦；美国增加12%，达成了156兆瓦；世界其它地域增加96%，达成了274兆瓦。
图二 -全球太阳能电池产量统计和估计

根据从硅料（多晶硅材料）到太阳能电池产业划分，太阳能光伏发电产业结构展现显著金字塔结构（最上游小，最下游大）。

图三 太阳能光伏发电金字塔产业结构

  产业链最上游是7家太阳能多晶硅（ Silicon ）厂商：Hemlock、Wacker、Tokuyama、REC、MEMC、Misubishi和Sumitomo，她们对全球多晶硅供给造成了严重垄断，全球7大多晶硅企业总产量占到全球太阳能多晶硅总产量95%以上。因为技术门槛，几乎没有企业能够很快进入多晶硅生产制造领域，而且产能也远不是全球7巨头对手。
第二层是22家硅片(Wafer)厂商，包含RWE Schott Solar、Sharp、Q-cells、BP Solar、Deutsche Solar、Kyocera等，在这一步骤关键技术步骤包含铸锭（或单晶生长）、切方滚磨、用多线切割机切片、化学腐蚀抛光，其中铸锭（或单晶生长）步骤属于高能耗，切割机等投资规模亦相对较大，设备投资约占早期总投资60%以上；中国保定天威英利是这个领域中国代表，含有生产单晶硅片制造能力。技术难度仅次于多晶硅制造难度。
第三层是太阳能电池（Cell）制造，全球电池厂商有40余家；中国代表企业是无锡尚德和天威英利，产能产量全部属于全球主流太阳能电池制造商。
最下面是组件，将制作好电池封装，技术含量相对较低，进入门槛亦低，属于劳动力密集型产业，全球厂商数量超出200 家，中国也有相当多企业进行封装作业。
多年，上游硅片制造工厂、下游电池片及电池组件企业全部在扩大产能。、将是这些企业黄金扩产年。生产太阳能全线产品德国太阳能巨头SolarWorld在12月底宣告，将大幅扩产其硅片领域产能，估计在未来28个月时间内，产能将由现阶段250兆瓦增至500兆瓦。另一大制造商——美国通用电气所属通用硅材料也在中国南昌投资6000万美元，兴建了年产500吨多晶硅、单晶硅项目。
无锡尚德产能仅为155兆瓦，而目标则直接跳至1000兆瓦。林洋新能源未来目标定格在近400兆瓦。天威英利、南京中电、上海太阳能、新疆新能源、杉杉尤利卡、常州天合、台湾茂迪等同行太阳能电池组件和电池片产能也会有一倍至三倍提升。和此同时，日本主流太阳能电池供给商也不惜巨款大量生产太阳能电池，其中包含三洋电机、夏普和京瓷。

三、 多晶硅生产方法
半导体多晶硅生产起步在20世纪40-50年代，但发觉硅部分半导体特征是比较早（1930年），多晶硅生产工艺发明和完善经历了慢长时间探索。
1， 锌还原法（杜邦法），美国杜邦企业于1865年发明
SiCL4 + 2Zn ==== Si + 2ZnCL2 900-1000℃
经过7-8年探索，制得30-100Ω.cm电阻率多晶硅样品。
2， 四氯化硅氢还原法（贝尔法），贝尔试验室于1930-1955年发明
SiCL4 + H2 ==== Si +4 HCL 1100-1200℃
在钼丝上沉积，然后将多晶硅剥下来拉制单晶硅，或在石英管内反应制得针状硅搜集后拉制单晶硅，制得P型电阻率100-3000Ω.cm单晶硅。
3，三氯氢硅热分解法（倍西内法），法国于1956年发明，
4SiHCL3 ==== Si + 3 SiCL4 +2H2 900-1000℃
在钽管上沉积，然后将多晶硅剥下来拉制单晶硅，或在石英管内反应制得针状硅搜集后拉制单晶硅，制得P型电阻率400-600Ω.cm单晶硅。
4，三氯氢硅氢还原法（西门子法），德国于1955-1957年发明
SiHCL3 + H2 ==== Si + 3 HCL 1000-1100℃
在硅芯发烧体上沉积多晶硅，纯度提升，多晶硅经区熔后基硼含量0.05PPB，P型电阻率数千到30000Ω.cm，寿命达成1000μS
5，硅烷热分解法
SiH4 ==== Si + 2H2 900-1000℃
6，改良西门子法
各国于1960年-1975年间不停改善和完善，是现在普遍采取工艺技术。
SiHCL3 + H2 ==== Si + 3 HCL 1000-1100℃
在硅芯发烧体上沉积多晶硅，纯度提升，硅、氯原料消耗大幅度地降低。现在世界上生产半导体级多晶硅关键采取此法，（当然有少数企业采取硅烷热分解法）。
所谓改良西门子法，即以原料（三氯氢硅）闭路循环为主。因为西门子法生产多晶硅时，进入还原炉三氯氢硅和氢气混合物是在流动状态下进行，反应速度不快，一次硅转化率只有15-25%，其它75-85%高纯原料从还原炉尾气排出，过去没有回收，而用水洗法处理后排入大气和河道。称为原始西门子法。这是第一阶段。
以后（1966年）采取80℃深冷回收（干冰+酒精，后用-80℃复叠式氟压机替换），把未反应硅氯化物回收下来，继而将氢（含有HCL）用碱洗法回收其中氢气，称为“湿法回收”。称为初步改善西门子法，这是第二阶段。这么原材料利用率大幅度地提升，单耗降低，从1Kg多晶硅需用工业硅10Kg以上，变为需用5-6Kg工业硅，原料消耗降低了二分之一。
再以后，采取低温变压吸收、脱吸和吸附工艺装置称为“干法回收”，分别回收氢气、硅氯化物和HCL，返回步骤中循环使用，原材料深入大幅度地降低。1Kg多晶硅需用工业硅粉降低到1.5Kg，这是改良西门子法，称为第三阶段。
改良西门子法归纳起来有三大特点：
1），采取多对棒大型还原炉（硅棒对数从9对、12对到50对，硅芯长度从1.5米、2米到2.5米或2.8米）;
2)，还原炉尾气采取“干法回收”，回收H2、HCL和硅氯化物；
3），四氯化硅氢化转化为三氯氢硅，再循环回收利用。
另外，还有还原炉筒导热油循环冷却工艺技术，和上述三大技术合称为多晶硅四项技术，还原炉筒导热油循环冷却工艺技术在峨嵋半导体材料厂开发成功，并长久使用。国外采取该工艺不多，新光企业因为设计没有采取导热油循环冷却技术，而是用热水替换了导热油来进行热能综合利用。
四、多晶硅生产关键特点

多昌硅生产关键特点可归纳成下列6点。

1，工艺原理比较简单
H2 + CL2 = 2HCL
3HCL + Si = SiHCl3 + H2
SiHCl3 + H2 = Si + 3HCL
SiCl4+ H2 = SiHCl3+ HCL
是通常化学反应
2，工艺过程比较复杂
前段工序基础上是一个化工过程，后段工序是一个化学冶金过程。工艺过程复杂，步骤长，牵涉辅助条件和设施多。前面介绍有20个方面配套设施，全部是为还原炉生产多晶硅服务。

3，产品纯度要求高
（N型500和P型5000Ω.cm，Fe ≤5 PPbw,Cu ≤1 PPbw）
这是最关键特点，产品纯度是PPb级，甚至是PPt级，所以从原料开始就要严重格把关，提纯工序是精密提纯过程，多晶硅质量好坏关键决定于提纯工序，生产过程要避免设备材质沾污，要避免工艺上有大波动引发中间产品质量波动。生产过程要连续稳定运行，设备要精良，不能常常拆卸维修，不然多晶硅质量无法确保。能够说没有质量就没有半导体多晶硅，就没有半导体产品，中国电子工业就要受到影响，就没有国防现代化、科技术现代化，大家生活质量就不能提升。

4，多晶硅产品是个高能耗产品
电耗占多晶硅成本35-60%，关键是还原和氢化反应用电，所以国外全部采取多对棒大型还原炉，利用热辐射来降低能耗，同时进行热能综合利用。还原反应本身砂电不大，约供电量1-3%，而80-90%由循环冷却水带出而耗电，所以必需要把水带出热量加以回收再利用（峨嵋厂采取导热油冷却，而新光厂采取高温高压主热水冷却。

5，多晶硅生产安全性
1） 原料氯是一个有毒、有剌激性气味，对人体器官有毒害，空气中含量要低于1mg/m3；
2） 原料氢是一个易燃易爆气体，在空气中含氢4.1-75%，氧气中含氢4-95%全部可能发生爆炸；
3） 硅氯化物是一个易燃易爆有毒有害液体，三氯氢硅闪点是-28℃，空气中许可浓度低于1mg/m3，硅氯化物极易水解，水解产物是SiO2和HCL。HCL对人体有毒害作用，空气中许可浓度低于15mg/m3 ，硅粉在一定条件下也有发生爆炸危险；
4） 氮氧化物（NO2，NO），氮氧化物也是一个有毒草气体，使人头痛、胸痛，恶心中毒和肺水肿；
5） 用电安全，能够使用到高电压，所以要尤其注意用电安全。
所以从事多晶硅生产必需要做好安全工作，从安全设施、安全管理，职员安全意识，职员安全技术培训等全部是十分关键。
6，多晶硅建厂投资大
多晶硅产品是属于高技术产品，是属于高技术产业，又是很关键基础材料。多晶硅建厂投资大，技术密集，但多晶硅本身效益不是很高。但没有这种材料，半导体工业、电子工业就不能发展，造成国防工业、军事工业，以至整个国民经济、人民生活、国防安全全部得不到保障。

兴建多晶硅厂必需考虑到：
1），多晶硅产品质量必需有竞争能力，
B、P、碳和金属杂质含量要求低，纯度高，LSI质量要求是：受主杂质（B、AL）≤0.1PPba, 施主杂质（P、As, Sb）≤0.3PPba,碳含量≤0.3PPma，重金属（Fe Ni Cr Zn）总含量≤1PPba .
区熔用多晶硅质量要求更高，但价格也高效益好。

2），生产成本要低
低于30或20美元/KgSi）
经过40-50年电子级多晶硅生产发展，取得了很大进步，国外工厂均以闭环生产方法，三氯氢硅一次转化率为8-12%，追求高转化率不是最好工作条件，因为此时沉积速度低，浪费电能。低转化率和高沉积速率可提升热能利用率，但需配置有大回收系统。
优异工厂全部配有完善回收系统，并采取高沉积速率，可达成0.148Kg/m.hr。现代化大型还原炉可装48-50对硅棒。一台还原炉平均沉积速度37Kg/h，5-6台还原炉就能够生产1000t/a多晶硅。多晶硅电耗可降至100-120Kwh/KgSi，综合电耗为170Kwh/KgSi。有了优异工艺才能确保多晶硅质量和降低成本，提升效益。

3）要有专门技术力量或技术人才
多年来中国为引进多晶硅生产技术作了很多努力，但西方国家和日本优异大型多晶硅企业拒绝转让技术，对中国实施技术封锁，声称不培养竞争对手。所以，我们以后首先仍应继续争取引进国外优异新技术或和国外企业合作，扩大多晶硅生产，其次要组织中国技术力量，消化吸收并开展技术创新，努力开发中国规模化多晶硅生产自有技术。

所以 摆在我们XXXX硅业企业每个职员面前，
1）必需要加强管理，降低投资，加紧建设进度；
2）采取优异生产工艺，降低能耗和物耗，降低生产成本；
3）提升自动化水平，确保产品质量，提升多晶硅产品品位，提升销售额；
4）开展综合利用，多品种分档次(探测器级、区熔级、IC级、太阳能级，物尽其用，生产高质量多晶硅同时，生产通常工业级产品，太阳能级多晶硅、氯化钙、硝酸钙，有机硅和白炭黑）。

最终让我们企业全体职员团结奋战，克服前进中多种困难，加紧建设进度，为3000t/a多晶硅生产厂争取早日建成投产，并深入扩大多晶硅生产规模，建成“中国一流，世界前列”多晶硅生产基地而共同努力。

五、多晶硅生产关键工艺过程
1，多晶硅生产关键原料
液氯(外购)，工业硅粉(外购)，氢气（自产），当然还有如硅芯、石墨件，化学试剂等辅助材料。
2，多晶硅生产关键工艺过程
1），液氯汽化（热水加热液氯钢瓶）；
2），HCL合成（H2 + CL2燃烧合成）；
3），硅粉制备（工业硅破碎、球磨、过筛和检测）；
4），三氯氢硅合成（硅粉和HCL反应，严格控制温度）配有CDI-1合成气干法回收装置；
5），硅氯物分离，三氯氢硅提纯（除硼工艺，精馏提纯40台塔分两个系列，合成料经5级精馏提纯，还原和氢化回收料经2级精馏提纯，配有精馏提纯塔21台）；
6），硅芯制备和腐蚀（硅芯拉制、切割、切口、整形、腐蚀、清洗和干燥，含石墨件处理）；
7），三氯氢硅氢还原生产多晶硅（配有18对棒炉还原炉16-18台）；
8），还原炉尾气回收装置（CDI-2干法回收，尾气洗涤、增压、冷却、吸收、脱吸，氯硅烷、H2和HCL输送）；
9），四氯化硅氢化（氢化转化为三氯氢硅，再循环利用，配有18对发烧体氢化炉8-10台）；
10），氢化炉尾气回收装置（CDI-3干法回收，尾气洗涤、增压、冷却、吸收、脱吸，氯硅烷、H2和HCL输送）；
11），多晶硅成品破碎、整理、腐蚀、清洗、干燥、检测和包装；
12），中间产品和最终产品分析检测；
13），电解水制氢和氢气净化提纯；
14），空分制氮（生产中保护气体）；
15），压缩空气制备（自控和工艺使用）；
16），锅炉生产蒸汽（供精馏塔加热和制备蒸馏水）；
17），冷冻站（供冷却水）；
18），供配电站；
19），供水站（供自来水、脱盐水、循环水、冷冻盐水和超纯水）；
20），三废处理：建有尾气和废液处理装置和综合利用，可制备工业级产品——氯化钙和硝酸钙。

多晶硅生产是一个系统工程，需要供入原料排出废物，生成多晶硅。好比一个人一样，人需要吃进食物，也要排出废物。中控室好比人大脑，合成、提纯和还原装置好比人嘴巴、胃肠和心脏，多种管道好比人血管。生产过程中各个部位全部要相互配合，缺一不可.。

附件1：国外多晶硅工艺步骤示意图060919

1，德国瓦克多晶硅工艺步骤

外购HCL
外购硅粉

补充H2
多晶硅产品

SiHCL3提纯
SiHCL3合成
多晶硅制取

回收H2
尾气回收

HCL

SiHCL3
SiCL4

回收料分离

SiCL4转化
气相白炭黑生产

气相白炭黑产品

2，美国哈姆洛克多晶硅工艺步骤

冶金级
硅 粉
低沸物化学应用
流化床
沸腾炉

SiHCL3

精馏
提纯
TCS 半导体级
HCL
SiHCL3
外购HCL
高沸物化学应用 半导体级
无水HCL