什么是改良西门子法？它的优缺点是什么？

什么是改良西门子法？它的优缺点是什么？

西门子法也是一种在还原炉内发生化学反应来生成多晶硅的方法，它的工艺流程与四氯化硅氢还原法的基本相同，只不过，西门子法不是以四氯化硅和氢气，而是以三氯氢硅和氢气为原料。 

在1050～1150℃时，三氯氢硅与氢气主要发生下列反应： 

这也是一种氢还原反应。 

同四氯化硅与氢气的还原反应一样，实际反应比上面化学反应方程式复杂得多，在还原反应的过程中，同时还发生三氯氢硅的热分解反应： 

该工艺所采用的原料（三氯氢硅和氢气）都是净化和提纯，达到一定纯度的合格原料。 

其生产流程是：如图1所示，先将经过粗馏和精馏提纯的三氯氢硅通入鼓泡器；再将经过冷冻除湿、除氧、干燥并达到标准的氢气通入鼓泡器鼓泡。氢气通入在鼓泡器里鼓泡，从而混进三氯氢硅，使本来纯净的氢气变成氢气和三氯氢硅的混合物。这种混合物被称为还原料。还原料被送进还原炉，经1050～1150℃的高温，发生氢还原反应，生成多晶硅。 

图1　三氯氢硅氢还原法的工艺流程 

其实，三氯氢硅氢还原法（西门子法）与四氯化硅氢还原法的工艺流程基本上相同，只是所采用的原料有所不同，四氯化硅氢还原法用的是四氯化硅和氢气，而三氯氢硅氢还原法（西门子法）用的是三氯氢硅和氢气，再有，三氯氢硅氢还原法（西门子法）的反应温度比四氯化硅氢还原法低100℃左右，其最佳反应温度应该在1050～1150℃之间。 

西门子法与四氯化硅氢还原法的工艺流程基本上相同，为了确保多晶硅的质量，也需要向还原炉内通入过量的还原料。这样一来，进入还原炉的还原料一部分参加反应，生成多晶硅；另一部分被当成尾气放了出来。最初的西门子法对该尾气没有回收利用。 

这些尾气里有大量纯净的氢气和三氯氢硅。获得这样多的高质量氢气和三氯氢硅需要付出很大代价，这是一个极大浪费。 

为避免浪费，人们把还原尾气接入冷冻分离器和氢气回收系统，将尾气中的氢气和三氯氢硅回收，经净化和提纯后再利用。这是在西门子法基础上改造的，也可说是对西门子法的改良，因此被称为改良西门子法。 

改良西门子法是世界上生产多晶硅采用最多的一种方法，其优点是，生产工艺简单可靠，生产速度较快。但是，这种方法有一个很大缺点，就是生产中有大量四氯化硅产生（每生产1kg多晶硅，产生约15kg四氯化硅）。四氯化硅是污染环境的化学产品，处理不好，就会对环境造成极大影响。