矽烷法

矽烷法：就是最終用矽烷熱解制多晶矽的方法。

矽烷有多種製法，主流的生產工藝有：矽鎂合金法工藝（Komatsu 矽化鎂法）；氯矽烷歧化工藝（Union Carbide 歧化法）；金屬氫化物工藝（MEMC公司發明的新矽烷法）三種。

基本介紹

• 中文名：矽烷法
• 性質：金屬氫化物工藝
• 含義：最終用矽烷熱解制多晶矽的方法
• 化學反應：NaALH4+SiF4——>NaALF4+SiH4

金屬氫化物工藝

採用氫化鋁鈉與四氟化矽氣體反應合成矽烷氣體，化學反應如下：

NaALH4+SiF4——>NaALF4+SiH4

反應生產的粗矽烷氣體經吸附塔、脫重塔和脫輕塔純化精製，把粗矽烷氣體純度提升到6N 以上的高純度電子級矽烷氣體，再經過低溫液化處理製得的液態矽烷儲存在產品矽烷儲槽內，通過蒸發液態的矽烷氣體變成常溫的矽烷氣體供矽烷還原多晶矽工段使用。以上反應中使用的四氟化矽氣體利用化肥企業的副產物氟矽酸製得或用其它方法製得。美國MEMC 公司採用該方法已經大規模生產多晶矽，技術已經很成熟，已經在20 年前用於年產千噸級以上的多晶矽生產線上。

矽鎂合金法工藝

矽鎂合金製備矽烷氣體工藝也稱小松法工藝。矽鎂合金法製備矽烷的工藝流程非常簡練。小松法製備矽烷工藝歷史上研究最多的工藝路線，實現過年產5 噸規模的試驗性的生產裝置線。該方法的主要反應有：

Si+Mg——>Mg2Si

Mg2Si + NH4Cl——>SiH4+MgCl26NH3

第一步反應在真空或保護氣氛下進行。第二步反應在低溫液氨下進行，其中生產的氯化鎂在液氨環境下與液氨絡合成六氨氯化鎂。由於成本過高，該方法還沒有套用於千噸級規模的生產線上。矽鎂合金法工藝還沒有用於大規模多晶矽生產線。該方法用於大規模生產線上主要要解決的問題是:1)液氨的循環利用。要實現液氨循環利用，必須實現從六氨氯化鎂絡合物中的氨分離出來，實現氨的循環利用;2) 傳統的小松法製備矽烷氣體採用的是批次式反應，要實現大規模生產，該反應需要改成連續式反應，否則很難實現規模化生產;3) 該工藝中氨的循環量很大，需要補充大量的冷量，如何實現冷量和熱量的充分利用來降低能耗過高的問題需要做進一步改進。

氯矽烷歧化工藝

氯矽烷歧化反應法，此法利用如下氯矽烷的合成和歧化反應來獲得矽烷：

Si + 2H2 + 3SiC14——>4SiHCl3

6SiHCl3——>3SiH2Cl2 + 3SiCl4

4SiH2Cl2——>2SiH3Cl + 2SiHCl3

2SiH3Cl——>SiH2Cl2 + SiH4

整個過程是閉路，一方投入矽與氫，另一方獲得矽烷，因此排出物少，對環保環境有利，同時材料的利用率高。該方法已經實現千噸級規模生產水平。美國REC( 前身為Asimi) 採用該方法來製備矽烷氣體。