改良西門子法制備高純多晶硅-文庫吧
2025-06-12 15:51 本頁面
【正文】 0℃以上，通入中間化合物三氯氫硅和高純氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)，通過化學(xué)氣相沉積，生成的新的高純硅沉積在硅棒上，使硅棒不斷長大，一直到硅棒的直徑達(dá)到150~200mm ，制成半導(dǎo)體級高純多晶硅。其反應(yīng)式為： SiHCl3+H2 →Si+3HCl （2） 或2（SiHCl3）→Si+2HCl+SiCl4 （3）或者將高純多晶硅粉末置于加熱流化床上，通入中間化合物三氯氫硅和高純氫氣，讓生成的多晶硅沉積在硅粉上，形成顆粒高純多晶硅。 硅烷熱分解法 用硅烷作為中間化合物有特別的優(yōu)點(diǎn)，首先是硅烷宜于提純，硅中的金屬雜質(zhì)在硅烷的制備過程中，不易形成揮發(fā)性的金屬氫化物氣體，硅烷一旦形成，其剩余的主要雜質(zhì)僅僅是B和P等非金屬，相對容易去除；其次是硅烷可以熱分解直接生成多晶硅，不需要還原發(fā)應(yīng)，而且分解溫度相對較低。但是，硅烷法制備的多晶硅雖然質(zhì)量好，綜合生產(chǎn)成本卻很高。 制備硅烷有多種方法，一般利用硅化鎂和液氨溶劑中的氯化銨在0℃以下反應(yīng)，這是由日本小松電子公司（Komatsu）發(fā)明的，具體反應(yīng)式是： Mg2Si+ 4NH4Cl→ 2MgCl2+ 4NH3 + SiH4 （4）另一種重要的硅烷制備技術(shù)是美國聯(lián)合碳化物公司（U nion Carbide）提出的，其主要反應(yīng)式為： 3SiCl4+ Si+ 2H2 →4SiHCl3 （5） 2SiHCl3→ SiH2Cl2+ SiCl4 （6） 3SiH2Cl2→ SiH4 + 2SiHCl3 （7）生成的硅烷可以利用精餾技術(shù)提純，然后通入反應(yīng)室，細(xì)小的多晶硅硅棒通電加熱到850℃以上，硅烷分解，生成的多晶硅沉積在硅棒上，如美國AsiMi、SGS（現(xiàn)REC）公司，其化學(xué)反應(yīng)為： SiH4 → Si+ 2H2 （8）同樣，硅烷的最后分解也可以利用流化床技術(shù)，能夠得到顆粒高純多晶硅，如美國的MEMC 公司。[2] 四氯化硅氫還原法 四氯化硅氫還原法是早期最常用的技術(shù)，但是材料利用率低，能耗大，現(xiàn)在已很少用。該方法利用金屬硅和氯氣發(fā)生反應(yīng)，生成中間化合物四氯化硅，其反應(yīng)式為： Si+ 2Cl2→ SiCl4 （9）同樣采用精餾技術(shù)，對四氯化硅提純，然后再利用高純氫氣在1100～1200℃還原，生成多晶硅，反應(yīng)式為： SiCl4 + 2H2 → Si+ 4HCl （10） 流化床法流化床法也縮寫為FBR（fluidizedbed reactor），即使用流化床反應(yīng)器進(jìn)行多晶硅生產(chǎn)的工藝方法。目前，在多晶硅生產(chǎn)領(lǐng)域，流化床反應(yīng)器一般有2種使用方式 ：①即上述硅烷法中提到的使用方式，在流化床反應(yīng)器內(nèi)加入細(xì)硅粒，并通入SiH4氣，一般在通入SiH4氣的同
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