SMART-MT微量水分仪对多晶硅 单晶硅中氯气氯化氢水分的测量和应用
一、多晶硅概述
1.1简介
多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。
1.2功用
广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。近年来，多晶硅已大量应用在太阳能利用上，与单晶硅一样发挥着巨大的作用。虽然从应用实践来讲，要使太阳能发电具有较大的市场，被广大的消费者接受，就必须提高太阳电池的光电转换效率，降低生产成本。
二、多晶硅生产工艺
目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法和硅烷热分解法。
2.1 改良西门子法
在西门子法工艺的基础上，通过增加还原尾气干法回收系统、SiCl4氢化工艺，实现了闭路循环，于是形成了改良西门子法——闭环式SiHCl3氢还原法。改良西门子法的生产流程是利用氯气和氢气合成HCl（或外购HCl），HCl和工业硅粉在一定的温度下合成SiHCl3，然后对SiHCl3进行分离精馏提纯，提纯后的SiHCl3在氢还原炉内进行化学气相沉积反应得到高纯多晶硅。
石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅：SiO2+C→Si+CO2↑
把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)：Si+HCl→SiHCl3+H2↑
净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl3在H2气氛中还原沉积而生成多晶硅：SiHCl3+H2→Si+HCl。
2.1.1 改良西门子法的优势
1）节能：
由于改良西门子法采用多对棒、大直径还原炉，可有效降低还原炉消耗的电能；
2）降低物耗：改良西门子法对还原尾气进行了有效的回收。
是指从还原炉中排放出来的，经反应后的混合气体。改良西门子法将尾气中的各种组分全部进行回收利用，这样就可以大大低降低原料的消耗。
3）减少污染：
由于改良西门子法是一个闭路循环系统，多晶硅生产中的各种物料得到充分的利用，排出的废料极少，相对传统西门子法而言，污染得到了 控制，保护了环境。
2.2硅烷热分解法
硅烷是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等方法制取。然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。
2.2.1硅烷法的优势：
1) 每千克多晶硅产品的综合能耗比西门子法低三分之一以上；
2) 硅烷法工艺的副产物对环境不会造成大的危害，属于环境友好型多晶硅工艺；
3) 生产成本比西门子法低，具有成本优势；
4) 因为硅烷气体没有腐蚀性而三氯氢硅具有较强的腐蚀性，所以硅烷法工艺对工艺管道和设备的要求比西门子法低，生产工艺系统的总投资比西门子法低；
5) 由于硅烷法工艺流程比西门子法简单，因此硅烧法工艺的占地面积比西门子小，属于土地集约化多晶硅工艺；
6) 硅烷法多晶硅中产生的硅粉可以用于浇铸法多晶硅片产品中，解决了硅粉的利用问题；
7) 硅烷无腐蚀性，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。
2.2.2硅烷热分解法的弊端
硅烷气体是一种易燃易爆的气体，对系统的气密性要求较高，所以系统的硬件建设标准要求较高；而且，在硬件过硬的基础上还必须加强安全生产管理，严格的管理才能避免硅烷气体的泄露造成燃烧、爆炸等事故的发生。
三、多晶硅生产中系统管道泄漏难的避免的原因
3.1在改良西门子法中需要使用到Cl2来生成HCl气体，而Cl2与HCl气体均为腐蚀性气体，易溶于水生成强酸HCl液体。时间一长容易腐蚀管道；
3.2在硅烷热分解法中，也会有HCl气体的伴生，溶于水后也会腐蚀管道。
四、难点克服
对生产所使用到的Cl2以及生成的HCl进行干燥处理，并对干燥后的气体进行微量水检测，使其含水量小于10-6以保证气体的干燥，防止其溶于水后腐蚀管道。
五、SMART-MT微量水分析仪特点
测量精度高，工作稳定，使用寿命长，价格适中，维护成本低。陶瓷传感器抗HF，SO2的腐蚀，使用成本低（无需校正，定期使用40%的磷酸对探头涂层再生）。