石墨卡瓣介绍（一）

一、介绍

多晶硅是制造集成电路基板、太阳能电池等产品的主要原料。多晶硅可用于制备单晶硅。其深加工产品广泛应用于半导体工业中作为人工智能、自动控制、信息处理、光硅转换等器件的基础材料。同时，由于能源危机和环境保护的要求，世界各国都在积极开发和利用可再生能源。太阳能因其清洁、安全和资源丰富而成为最具吸引力的可再生能源。太阳能利用的主要途径之一是通过光伏效应将太阳能转化为电能。硅太阳能电池是基于光伏效应的器件。随着半导体工业和太阳能电池的发展，对高纯度多晶硅的需求日益增加。

目前，世界上多晶硅的主要生产工艺是改性西门子法和硅烷法，其中70%以上采用改性西门子法。改进的西门子方法可以与电子和太阳能级多晶硅的生产兼容。该工艺技术成熟，适合工业化生产，是多晶硅生产的首选工艺。

西门子工艺通过气相沉积制备柱状多晶硅。为了提高原料利用率和环境友好性，改进后的西门子工艺采用基于西门子工艺的闭环生产工艺。该工艺将工业硅合成为SiHCl3，然后使SiHCl3在H2气氛下还原并沉积在还原炉中以获得多晶硅，多晶硅可被多晶硅还原。炉内的废气H2、SiHCl 3、SiH2Cl 2、SiCl 4和HCl在分离后循环利用。国内多晶硅生产已基本实现闭环工艺。多晶硅生产的能耗和成本大大降低，促进了多晶硅的快速发展。

二、多晶硅还原炉

多晶硅还原炉是用西门子法生产多晶硅的核心设备之一。其基本结构如图1所示。

多晶硅还原炉由底盘、混合进气管、混合尾气管和炉体冷却水进气管组成。炉膛冷却水出水管、钟罩式双层炉体、电极、观察孔、底盘冷却水进水管、底盘冷却水出水管、电极冷却水进水管、电极冷却水出水管(另外，观察孔一般也具有冷却水当量)。由于观察孔通常是石英玻璃，所以还有一个观察孔氢。为了减少设备材料对产品的污染，还原炉炉体由306L不锈钢制成。每对还原电极的正负电极均匀地布置在底盘上，混合气体进气管均匀地分成多个喷嘴。混合气体尾气的出口位于底盘的中心。

多晶硅还原炉内的反应主要有：在比压下将一定比例的氢气和高纯度三氯硅烷气体引入多晶硅还原炉内，通过气相沉积形成多晶硅。在直径为3-5mm、长度为2.0-2.8m的导电硅棒上进行电化学反应，还原电极的温度一般只有35-45℃，炉体中部的电极一般较高。通常，我们通过在检视镜外安装红外温度计来测量硅棒的温度。温度约为100-1100度。这个温度是反应温度。如果工艺没有得到很好的控制，反应温度可以根据炉内硅棒的颜色来判断。经过一定时间后，直径为200m m左右的多晶硅棒(不应该那么厚，我们一般为110-150,200，2.5米长的硅棒可能有400-500kg，这在取出时是不安全的)，并且可以产生约2.5m的长度。同时，反应生成四氯化硅（STC）和二氯二氢硅（DOC，俗称DCS）、氯化氢等副产物。

三、多晶硅棒及其危害

多晶硅棒崩塌，在工业生产中称为炉崩，是指还原炉内硅芯表面气相CVD沉积反应到预期直径产品硅棒出口的生产过程。N芯慢慢倾斜，最终在炉内塌陷。

在多晶硅还原炉生产中，棒材反转现象是多晶硅生产企业所不希望的。尤其在大型还原炉（18对棒/24对棒）中，还原炉的棒材反转会引起一系列的危害。

在还原炉中棒的反转将导致整个生产周期的失败、硅棒未能达到预期规格(约150mm)和强制停机操作，然后重新安装用于生产t的硅芯。他下一个炉子。在这一过程中，企业的实际产出将减少，设备将受到损害。增加操作者的劳动强度等。

如果还原炉的换向棒发生在硅棒沉积的开始，因为硅棒的沉积在硅棒生长的早期阶段生长缓慢，而在后期阶段生长迅速，所以换向棒使得必须停止整个还原fu。按照停止步骤进行炉膛系统，当炉子达到打开状态时，操作人员将拆除炉子。拆卸和重新安装硅芯用于下一个生产周期操作。这将导致生产过程中有效缩短生产时间，降低企业的实际产量，导致现场操作人员劳动强度大，经济损失大。

如果在停炉后期发生塌方，则炉内硅棒的塌方会造成严重后果。此时，硅棒的直径较大。硅棒在炉膛内的倒塌，使热硅棒在倒置过程中粉碎到钟罩式炉膛内壁，对炉膛内壁造成严重损坏，还可能对炉膛电极产生外力。电极的破坏和更换需要大量的人力和物力，并且会延迟大量的工作时间，这将导致巨大的经济损失，甚至可能导致事故和人身伤害。

因此，对还原炉实际生产过程中棒材倒置现象进行总结和分析，以减少甚至避免这种现象的发生，降低劳动强度，提高生产效率，增加经济效益，是非常必要的。