浅析多晶硅还原生产常见问题及控制对策-王玉丽-新特能源.pdf

75 数字化用户 2017 年第 35 期 Digitization user 工程技术 浅析多晶硅还原生产常见问题及控制对策 王玉丽 赵雪鹏 （830000 新特能源股份公司 新疆 乌鲁木齐） 【摘 要】随着社会经济不断发展，我国半导体行业和光伏产业发展迅速，相应提高了对于多晶硅产品的供应需求和生 产要求。多晶硅是多种半导体器件和太阳能电池的主要生产原料，其产品生产工艺的先进性和稳定性，直接影响着晶硅行业 可持续发展目标的良好实现。但就目前的多晶硅还原生产工艺技术来看，其仍存在着诸多的问题和不足，阻碍着多晶硅产能 和质量的进一步提高。笔者即从多晶硅还原生产工艺入手，就其常见问题和解决对策，发表几点看法，以供相关单位参考。 【关键词】多晶硅；还原生产；常见问题；控制对策 近几年，我国社会经济发展迅速，相应带动了国内光伏 产业和半导体行业的高速发展，以及对多晶硅材料的市场供 应需求。多晶硅作为一种重要的半导体工业原料，其产品产 能和产品质量，直接影响着晶硅行业的未来发展。目前，多 晶硅产品的生产制取主要采用西门子工艺技术完成，虽然这 一工艺技术的技术较为成熟，也较为符合工业化生产的实际 需求，但在实际生产过程中，仍客观存在着沉积硅与硅芯表 面粘合性差、还原炉倒棒等一系列问题，阻碍着多晶硅生产 工艺的进一步完善和发展。本文即从当前多晶硅生产工艺中 存在的问题入手，就其工艺控制对策，进行了分析和探讨， 具体内容如下 一、多晶硅还原生产过程中的常见问题分析 （一）沉积硅与硅芯表面粘合度较差 多晶硅还原生产过程中，时常会出现出炉后硅棒与硅芯 未发生有效粘合，二者相互脱离的问题。这一问题主要是由 于硅芯酸洗阶段，未达到工艺要求的酸洗力度，指示硅芯表 面反应生成氧化层，降低了沉积硅与硅芯间的粘合度导致 的。 （二）“硅油”问题 部分企业在进行多晶硅产品生产过程中，时常会出现 “硅油”，影响产品的正常生产和产品质量。通常来说， “硅油”多出现在还原炉内温度相对较低的区域，并在窥视 孔石英片、电极、底盘、炉筒等位置发生沉积。“硅油”是 一种较为严重的生产问题，将大幅度降低多晶硅的实际收 率，并造成硅化合物异常损失等问题。另一方面，“硅油” 沉积还会对多晶硅生产工艺控制和观察，造成严重的阻碍和 影响，从而引发工艺控制偏差问题，降低生产效益，威胁生 产安全。 （三）无定形硅问题 部分生产企业为追求高产量和低能耗，并不重视无定形 硅的产生情况，导致多晶硅生产过程中，客观存在着大量的 无定形硅，影响产品的正常产出。一般来说，无定形硅由于 以下两点原因造成一，三氯氢硅的反应温度未能达到标准 要求，生成无定形硅。此时还原炉中的生产功率距离标准较 远，沉积速度较快；二，物料中含有的二氯硅烷超标，从而 生成大量的无定形硅。尤其在多晶硅生产后期，如温度控制 在相对较高的范围，则炉内的可见度将急剧下降。 （四）还原炉倒棒问题 对于多晶硅产品生产而言，倒棒问题是一种较为常见的 生产质量问题。如倒棒问题发生在多晶硅还原成产初期，及 时按照相关标准要求进行停车，并对硅芯进行更换，即可重 新进行生产操作。如倒棒发生在多晶硅生产后期，尤其是大 型还原炉设备，硅棒的体积较为庞大，发生倒棒容易对设备 造成较为严重的损伤，不仅修复困难并且容易因设备问题引 发其他问题。 二、多晶硅还原生产控制对策分析 （一）沉积硅与硅芯粘度不足控制对策分析 由以上问题分析可知，沉积硅与硅芯间的粘度不足，主 要是由于硅芯的酸洗不充分，致使其表面发生氧化反应，形 成氧化层导致的。因此，相关工艺操作人员应充分重视硅芯 的酸洗工作，严格落实多晶硅酸洗标准要求，从根源上避免 氧化层的形成，提高沉积硅与硅芯的有效粘度。 （二）加强“硅油”的生产控制 “硅油”通常聚集在还原炉内部温度相对较低的区域。 因此，为避免“硅油”的大量生成和异常堆积，工艺控制人 员应重点加强多晶硅生产过程中的温度控制，具体措施如 下一，加强多晶硅生产过程中的炉筒冷却热水控制，通过 温度控制标准的严格落实，维持炉筒整体温度在要求范围内 稳定波动；二，在正式停炉操作前，优先控制降低冷却水的 流量，从而提高炉筒内部温度，加速“硅油”的挥发，避免 “硅油”的异常堆积。 （三）加强对无定形硅的生产控制 对于无定形硅来说，操作人员可从控制系统和进料两个 层面对其进行控制，具体措施如下一，操作人员可借助自 动控制系统实现对生产温度的精准控制，通过系统、科学的 温度调节，严格落实相关生产控制要求，避免无定形硅的生 成；二，操作人员需从进料实际、硅芯电流通过率和硅芯温 度入手，加强对进料的控制，综合减少无定形硅的生成。 （四）加强还原炉倒棒控制 就目前的多晶硅生产工艺而言，其倒棒问题主要由还原 炉自身设备因素、硅芯安装质量因素、硅棒生长工艺控制因 素三方面因素造成。因此，在实际生产过程中，相关操作人 员也需要从以上三个方面入手，加强生产质量控制，避免倒 棒问题的发生。 三、结束语 综上所述，多晶硅生产过程中，相关工艺人员和操作人 员需全面提高对产品生产质量的控制和重视，从现有生产问 题入手，结合问题成因，有针对性地选择合理的控制方案， 综合提高产品生产质量，促进我国晶硅行业的进一步发展。 参考文献 [1]周修敬.浅析多晶硅还原生产常见问题及控制对策[J].河 南科技,201312 [2]孙强,严大洲,汤传斌等.还原炉生产多晶硅常见问题及对 策探讨[J].有色冶金节能,201503 [3]王倩.改良西门子法多晶硅还原炉倒棒研究[J].科技展 望,201712 [4]梁志武,陶升东,符开云等.西门子法生产多晶硅还原过程 节能降耗的模拟优化[J].化学工程,201407