四氯化硅氢还原法制取高纯硅的化学原理

目前，四氯化硅的工业处理工艺一般为直接氯化工艺，即工业粗硅在加热条件下与氯直接反应生成四氯化硅。在工业上常用的不锈钢（或石英）氯化炉中，硅铁被装入氯化炉。氯从氯化炉底部引入，当加热到200~300℃时，反应开始产生SiCl4。化学反应如下：

Si-2Cl2、SiCl4

生成的SiCl4以气体状态从熔炉上部转移到电容器，以液体状态冷却，然后流入储罐。

在生产中，氯化温度一般控制在450～500℃，一方面可以提高生产率，另一方面可以保证质量。因为温度低时反应速度慢，副产物Si2Cl6、Si3Cl8等。会影响产品纯度。然而，如果温度过高，其他非挥发性杂质也会随SiCl4蒸发成硅铁、氯化物，这会降低SiCl4的纯度。

2） 蒸馏法提纯四氯化硅

四氯化硅通常含有铁、铝、钛、硼、磷等杂质，但这些杂质可以通过蒸馏去除。原理是根据四氯化硅的不同沸点和具有不同蒸发能力的杂质，通过控制温度，可以将SiCl4从杂质中分离出来。

（3） 纯四氯化硅的氢还原

通过蒸馏提纯的四氯化硅和高纯度氢在高温还原炉中还原为高纯度硅。反应如下：

SiCl4+2H2=Si+4HCl↑

实际答案相对复杂。由于SiCl4的氢还原速率低于SiHCl3氢还原法，因此目前对高纯硅使用的SiCl4氢还原法较低。