文章来源：晶格半导体
原文作者：晶格半导体
多晶硅还原炉反应机理
多晶硅还原炉内反应本质上属于原子范畴的气态传质过程，物料H2和SiHCl3沿着基体硅棒表面由下及上扩散，到达还原炉顶部后再由上及下回到底盘，经尾气管道排出还原炉在连续反应的过程中，H2和SiHCl3与硅棒表面存在静止层而反应速率部分取决于SiHCL3在静止层的扩散速率。
从多晶硅的形成过程看，在熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成了许多晶核，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所结晶成的物质就是多晶硅。
多晶硅的分类
按表面质量分类，多晶硅又可分为致密料、菜花料、珊瑚料。
- 致密料 ：表面颗粒凹陷程度小于5mm，外观无颜色异常，无氧化夹层，价格最高，主要用于拉制单晶硅片；
- 菜花料 ：表面颗粒凹陷深度约为5-20mm，断面适中，质量中档，主要用于制作低品质硅片，亦可作为掺杂辅料用于单晶炉第一层铺底，与致密料共同参与制备单晶硅，但如果菜花料品质较差，还需要单独进行提纯处理；
- 珊瑚料 ：表面颗粒凹陷深度大于20mm，断面适中，质量不良，价格较低。
多晶硅表面的菜花现象
多晶硅表面菜花现象主要是指多晶硅生长过程中表面呈现菜花状或玉米粒状结构，其深层次有孔隙夹杂气体的现象。这种产品拉单晶前需进行酸洗等多重处理，严重时可能被当作次等料处理，这严重影响多晶硅企业的竞争力。因此减少并避免生产菜花料是多晶硅企业必须面对的问题，也是实现多晶硅高质量的保证。
硅棒表面形成菜花的原因有很多，反应过快造成原子硅来不及在硅棒表面进行有序的排列、硅棒表面温度过高、物料在硅棒表面扩散程度及分布的不均等都会造成多晶硅菜花。如常见的横梁菜花，主要是由于进入还原炉气速太低，以至达到横梁处物料少，无法循环使顶部形成死区造成局部高温门形成的。通过提高进料气速，增加气流湍动强度，可有效降低横梁菜花，且能提高多晶硅沉积速率。此外进料温度，进料气体的流量和组分摩尔配比，原料混合气的纯度等都可能造成硅棒表面形成表面菜花等异常料。
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