三氯氫矽還原法製取高純矽的化學原理

SiHCl3還原法製取高純矽的化學原理
來源:

（1） SiHCl3的合成
第一步：由矽石製取粗矽 矽石（SiO2）和適量的焦炭混合，並在電爐內(nei) 加熱至1600~1800℃
可製得純度為(wei) 95%~99%的粗矽。其反應式如下：
SiO2+3C=SiC+2CO（g）↑
2SiC+SiO2=3Si+2CO（g）↑
總反應式：
SiO2+2C=Si+2CO（g）↑
生成的矽由電爐底部放出，澆鑄成錠。用此法生產(chan) 的粗矽經酸處理後，其純度可達到99.9%。
第二步：SiHCl3的合成 SiHCl3是由幹燥的氯化氫氣體(ti) 和粗矽粉在合成爐中（250℃）進行合成的。
其主要反應式如下：Si+3HCl=SiHCl3+H2（g）
（2） SiHCl3的提純
    由合成爐中得到的SiHCl3往往混有硼、磷、砷、鋁等雜質，並且它們(men) 是有害雜質，對單晶矽質量影響極大，必須設法除去。
    近年來SiHCl3的提純方法發展很快，但由於(yu) 精餾法工藝簡單、操作方便，所以，目前工業(ye) 上主要用精餾法。SiHCl3精餾是利用SiHCl3與(yu) 雜質氯化物的沸點不同而分離提純的。
    一般合成的SiHCl3中常含有三氯化硼（BCl3）、三氯化磷（PCl3）、四氯化矽（SiCl4）、三氯化砷（AsCl3）、三氯化鋁（Al2Cl3）等氯化物。其中絕大多數氯化物的沸點與(yu) SiHCl3相差較大，因此通過精餾的方法就可以將這些雜質除去。但三氯化硼和三氯化磷的沸點與(yu) SiHCl3相近，較難分離，故需采用高效精餾，以除去這兩(liang) 種雜質。精餾提純的除硼效果有一定限度，所以工業(ye) 上也采用除硼效果較好的絡合物法。
    SiHCl3沸點低，易燃易爆，全部操作要在低溫下進行，一般操作環境溫度不得超過25℃，並且整個(ge) 過程嚴(yan) 禁接觸火星，以免發生爆炸性的燃燒。
（3）SiHCl3的氫還原
提純SiHCl3和高純氫混合後，通入1150℃還原爐內(nei) 進行反應，即可得到矽，總的化學反應是：SiHCl3+H2=Si+3HCl
生成的高純多晶矽澱積在多晶矽載體(ti) 上。

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