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多晶硅還原爐反應機理

多晶硅還原爐內反應本質上屬于原子范疇的氣態傳質過程，物料H₂和SiHCl₃沿著基體硅棒表面由下及上擴散，到達還原爐頂部后再由上及下回到底盤，經尾氣管道排出還原爐在連續反應的過程中，H₂和SiHCl₃與硅棒表面存在靜止層而反應速率部分取決于SiHCL₃在靜止層的擴散速率。

從多晶硅的形成過程看，在熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格形態排列成了許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結合起來所結晶成的物質就是多晶硅。

多晶硅的分類

按表面質量分類，多晶硅又可分為致密料、菜花料、珊瑚料。

致密料：表面顆粒凹陷程度小于5mm，外觀無顏色異常，無氧化夾層，價格最高，主要用于拉制單晶硅片；

菜花料：表面顆粒凹陷深度約為5-20mm，斷面適中，質量中檔，主要用于制作低品質硅片，亦可作為摻雜輔料用于單晶爐第一層鋪底，與致密料共同參與制備單晶硅，但如果菜花料品質較差，還需要單獨進行提純處理；

珊瑚料：表面顆粒凹陷深度大于20mm，斷面適中，質量不良，價格也較低；

多晶硅表面的菜花現象

多晶硅表面菜花現象主要是指多晶硅生長過程中表面呈現菜花狀或玉米粒狀結構，其深層次有孔隙夾雜氣體的現象。這種產品拉單晶前需進行酸洗等多重處理，嚴重時可能被當作次等料處理，這嚴重影響多晶硅企業的競爭力。因此減少并避免生產菜花料是多晶硅企業必須面對的問題，也是實現多晶硅高質量的保證。

硅棒表面形成菜花的原因有很多，反應過快造成原子硅來不及在硅棒表面進行有序的排列、硅棒表面溫度過高、物料在硅棒表面擴散程度及分布的不均等都會造成多晶硅菜花。如常見的橫梁菜花，主要是由于進入還原爐氣速太低，以至達到橫梁處物料少，無法循環使頂部形成死區造成局部高溫門形成的。通過提高進料氣速，增加氣流湍動強度，可有效降低橫梁菜花，且能提高多晶硅沉積速率。此外進料溫度，進料氣體的流量和組分摩爾配比，原料混合氣的純度等都可能造成硅棒表面形成表面菜花等異常料。

（中國粉體網編輯整理/星耀）

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