美国memc电子材料股份有限公司「美国mp material」

甲硅烷（简称“硅烷”）在常温常压下是一种无色、非常活跃的压缩气体，在空气中可自燃，易燃易爆。

电子级硅烷气体主要由硅粉、氢气、四氯化硅、催化剂等经过各种反应蒸馏、提纯而得。纯度3N～4N称为工业级硅烷，纯度在6N以上的称为电子级硅烷气。

二、应用领域

半导体行业：电子级硅烷气在半导体行业中主要用于制作高纯多晶硅、通过气相沉积制作二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅隔离层、多晶硅欧姆接触层和异质或同质硅外延生长原料、以及离子注入源和激光介质等。硅片表面及其邻近的区域被加热来向反应系统提供所需的能量。化学气相沉积膜中所有的物质都源于外部气源。原子或分子会沉积在硅片表面形成薄膜。电子级硅烷气是化学气相沉积中最常见的气体之一。

显示面板行业：电子级硅烷气在显示面板行业中主要应用于TFT（薄膜晶体管）/LCD（液晶显示器）的生产，TFT/LCD的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制，是有源像素点。因此，其具有体积小、重量轻、低辐射、低耗电量、全彩化、速度快、对比度和亮度高、屏幕观察角度大、分辨率高等优点，是目前主流的平面显示设备。TFT/LCD的生产包括TFT阵列（包括薄膜、光刻、刻蚀）、彩色滤光片（包括黑矩阵膜、红绿蓝膜、透明导电层）、面板、模组等工序。在薄膜工序中，硅烷以及其他气体在CVD制程（化学气相沉积）的高频交变电场作用下，解离反应沉积在玻璃基板表面，可形成耐水气和金属离子腐蚀的绝缘层、电子通道层、欧姆接触层、以及致密度高和绝缘性佳的阀级绝缘层。

光伏行业：电子级硅烷气在光伏行业中主要应用于晶体硅太阳能电池生产工艺和薄膜太阳能电池生产工艺。商业化生产的晶体硅太阳能电池通常采用多晶硅材料，生产过程中需要在受光面上通过化学气相沉积制作减反射膜，在该步骤中需要用到硅烷气。商业化生产的薄膜太阳能电池分为非晶硅薄膜和非晶/微晶硅叠层薄膜，后者对太阳光的吸收利用更充分，其生产过程中均需要使用化学气相沉积法制作薄膜，在该过程中需要用到硅烷气。

近年来，硅烷类的高科技应用还在不断的涌现，包括用于制造先进陶瓷、复合材料、功能材料、生物材料、高能材料等，成为许多新技术、新材料和新器件的基础。

硅烷是重要的气体资源，是电子信息产业、光伏产业、新材料产业发展所不可或缺的重要原材料。我国已经进入信息化时代，相关产品种类不断增多，应用范围不断扩大，新兴产品不断涌现；我国高技术产业发展迅速，对高性能新材料需求不断增多；我国也在大力推动清洁能源产业发展。总的来看，我国硅烷行业发展前景广阔。

硅烷生产工艺

硅烷的主要制备方法可分为硅镁合金法、 氢化铝钠法、 三氯氢硅歧化法等。

硅化镁法工艺介绍

硅化镁法采用的是硅化镁粉与氯化铵在液氨环境中发生化学反应制备硅烷。 硅化镁法又称小松法， 是世界上最早实现工业化的硅烷制备技术， 也是目前国内最为成熟的制备技术之一； 由于成本过高， 该工艺还没有开发出百吨级的生产规模。其化学反应方程式为：

Mg2Si + NH4CL------ MgCL2·6NH3 + SiH4

该工艺的生产过程包括硅化镁的合成、硅烷合成、分子筛吸附、 氨气尾气吸收等；反应原料主要为硅粉、镁粉和氯化铵、氨水等，这些原料市场供应充足，价格也相对低廉，同时，该工艺操作简单，温度（-20℃）和压力（0.2MPA） 容易达到；

氢化铝钠法工艺介绍

金属氢化物工艺的典型代表是美国的MEMC 公司。 采用氢化铝钠与四氟化硅气体反应合成硅烷气体。主要反应是：

反应生产的粗硅烷气体经吸附塔、 脱重塔和脱轻塔纯化精制，把粗硅烷气体纯度提升到6N以上的高纯度电子级硅烷气体，再经过低温液化处理制得的液态硅烷储存在产品硅烷储槽内，通过蒸发液态的硅烷气体变成常温的硅烷气体供硅烷还原多晶硅工段使用。

特点：

制造四氟化硅， 可利用化肥企业的副产物氟硅酸钠做原料， 即使采用萤石硫酸法原料也易得便宜；

副产物氟化铝钠可作为电解铝原料（替代冰晶石），硫酸盐业可出售；

液相反应，氟硅酸热解产物HF并不排出系统化，而是作为氟源回第一反应器了；

美国MEMC公司20年前已用于千吨以上规模， 技术成熟。

三氯氢硅歧化法工艺介绍

氯硅烷歧化法由美国联合碳化物公司（美国UCC公司） 开发。

此工艺主要是硅烷的制备方法采用的是四氯化硅进行氢化反应生成三氯氢硅， 然后三氯氢硅经过歧化反应生成二氯二氢硅， 二氯二氢硅再次进行歧化反应生成硅烷。 其反应方程式为：

该工艺的主要特点：

1.歧化反应在塔式反应器内进行， 非常适合大规模生产， 生产效率高、 电耗低、成本低。

2.整个系统闭路循环， 排出物很少， 有利环保， 同时材料利用率高；

3.反应产物与硅烷很容易分离， 可获得高纯硅烷（9-11N） ；

4.硅烷精馏剩余的各种氯氢化硅， 均可回到歧化塔再反应；

5.反应条件温和， 能耗低， 易于操作控制；

6.可产出硅烷、四氯化硅、二氯二氢硅等多种硅源材料，并能随意搭配产品比例。

此方法硅烷纯度最高， 热解可得到纯度高达9—11N的多晶硅。该方法已经实现千吨级规模生产水平。世界上最大的硅烷生产厂商美国REC公司（前身为Asimi） 就是采用该方法来制备硅烷气体 。

随着新能源汽车、复合材料和表面处理等新兴市场需求的壮大成熟，加之我国功能性硅烷人均消费量仍低于发达国家，未来功能性硅烷的产销量会继续增长，增速保持稳定。预计到2023年，功能性硅烷总产能将达到56.4万吨，总产量将达到38.9万吨，同期消费量将达27.8万吨。

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