硅多晶的硅烷法制备

硅多晶的硅烷法制备   (polycrystalline silicon manufacture by siIane process)

以甲硅烷作介质的硅材料超提纯技术。是硅多晶的重要生产方法之一。其实质是先用硅粉或硅的化合物制成甲硅烷(SiH₄)，然后用精馏等方法进行提纯，将纯SiH₄经热分解SiH₄

-700-800 ℃ -Si+2H₂而得硅多晶。 SiH₄无腐蚀性，热分解温度低且分解率高，故此法所得硅多晶的纯度高，产率高；但因Sit{。易燃易爆，需采取专门措施。

20世纪50年代，一些厂家曾试图用硅烷法制造硅多晶，均因未解决好爆炸问题而被迫停产。首先实行稳定生产的是日本小松电子金属公司与石塬研究所合作开发的以硅化镁作原料的工艺。其反应式为：

Mg₂Si+4NH₄Cl-NH₃-SiH₄↑+2MgCl₂+4NH₃↑

SiH₄再经低温精馏，然后经热分解得硅多晶棒。由于合成过程中有NH₃存在，在以下工序的设备上装有真空夹套，较彻底地解决了燃烧与爆炸问题。此法于1960年开始生产，硅多晶的纯度优于西门子法(见硅多晶的西门子法制备)，其硼含量一般小于千亿分之一。但由于成本高等原因，其生产规模停滞在很小的水平上。

美国联合碳化物(UCC)公司研究成功了新硅烷法，使成本大幅度降低，并于1985年正式投产。此法利用如下合成和歧化反应获得硅烷：

Si+2H₂+3SiCl₄=4SiHCl₃

6SiHCl₃=3SiH₂Cl₂+3SiCl₄

4SiH₂Cl₂=2SiH₃Cl+2SiHCl₃

3SiH₃Cl=SiH₂Cl₂+SiH₄

整个过程是闭路，一方投入硅与氢，另一方获得硅烷，因此排出物少，对生态环境有利，同时材料的利用率高。硅多晶的纯度高，其硼含量同样小于千亿分之一。产品多用于制备区熔硅单晶，包括辐射探测器用硅单晶(见辐射探测器用锗单晶和辐射探测器用硅单晶)，也用于优质直拉硅单晶(见半导体硅材料)的制备。

美国埃西尔(Ethyl)公司利用磷肥生产的副产品制成硅烷，经提纯后进入流态化床进行热分解，制成平均粒径为0.7～0.75mm的颗粒状硅多晶，其硼含量小于0.3ppba。，已批量生产。这种产品已用于硅的直拉法单晶生长，有可能用于正在开发的连续直拉法单晶生长。