半導(dǎo)體:向光伏產(chǎn)業(yè)學(xué)習(xí)
我國工業(yè)硅生產(chǎn)相對分散,家工業(yè)硅企業(yè)產(chǎn)量占到全國產(chǎn)量的34%左右。從工業(yè)硅開始,光伏與半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)慢慢產(chǎn)生了分歧。
多晶硅以工業(yè)硅為原料,光伏和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)所用的多晶硅純度不同,通常將多晶硅分為電子級與太陽能級。用于制備半導(dǎo)體單晶硅的電子級多晶硅,與制備光伏硅片的太陽能級多晶硅的區(qū)別,主要就在于對純度的控制。
太陽能能多晶硅純度要求為99.9999%,小數(shù)點后6個9,而電子級多晶硅純度要求至少小數(shù)點后9個9(9N)。在整個工藝流程里,電子級比太陽能級在原料純度,管道清洗,提純塔,廠房潔凈度等要求都要高得多。
從技術(shù)路線來看,電子級多晶硅大多數(shù)企業(yè)選用改良西門子法和硅烷CVD法,這兩種方法相對成熟完善。以改良西門子法為例:該方法主要是借助HCI與硅粉進(jìn)行結(jié)合,形成SiHCl3,然后再將SiHCl3進(jìn)行提純,獲得高純度的電子級多晶硅。
該方法的主要優(yōu)勢在于成本低、效率高,提純效果相對較好,而且對環(huán)境的污染相對較低。不過,其劣勢同樣明顯,那就是改良西門子法所生產(chǎn)的電子級多晶硅,在產(chǎn)品質(zhì)量上一直不盡如人意。在生產(chǎn)時,通常要借助較大的還原爐,會帶來極高的工藝控制要求。
對于太陽能級多晶硅,TCS西門子法和硅烷流化床法是主流的技術(shù)。太陽能多晶硅的改良西門子法的生產(chǎn)流程為:將硅粉和HCl兩種物質(zhì)投入到還原爐中,在一定條件下進(jìn)行反應(yīng),生成產(chǎn)物三氯氫硅(SiHCl3)。接著通過蒸餾的方式對SiHCl3進(jìn)行提純。對SiHCl3進(jìn)行還原,采用氣相沉積的方法,在密封環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng),得到高純度的多晶硅。