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多晶硅菜花料是怎么來(lái)的


來(lái)源:晶科半導(dǎo)體

[導(dǎo)讀]  從多晶硅的形成過(guò)程看,在熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成了許多晶核,如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒,則這些晶粒結(jié)合起來(lái)所結(jié)晶成的物質(zhì)就是多晶硅。

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多晶硅還原爐反應(yīng)機(jī)理


多晶硅還原爐內(nèi)反應(yīng)本質(zhì)上屬于原子范疇的氣態(tài)傳質(zhì)過(guò)程,物料H2和SiHCl3沿著基體硅棒表面由下及上擴(kuò)散,到達(dá)還原爐頂部后再由上及下回到底盤,經(jīng)尾氣管道排出還原爐在連續(xù)反應(yīng)的過(guò)程中,H2和SiHCl3與硅棒表面存在靜止層而反應(yīng)速率部分取決于SiHCL3在靜止層的擴(kuò)散速率。


從多晶硅的形成過(guò)程看,在熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成了許多晶核,如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒,則這些晶粒結(jié)合起來(lái)所結(jié)晶成的物質(zhì)就是多晶硅。


多晶硅的分類


按表面質(zhì)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(wú)顏色異常,無(wú)氧化夾層,價(jià)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(zhì)量中檔,主要用于制作低品質(zhì)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(zhì)較差,還需要單獨(dú)進(jìn)行提純處理;


珊瑚料:表面顆粒凹陷深度大于20mm,斷面適中,質(zhì)量不良,價(jià)格也較低;



多晶硅表面的菜花現(xiàn)象


多晶硅表面菜花現(xiàn)象主要是指多晶硅生長(zhǎng)過(guò)程中表面呈現(xiàn)菜花狀或玉米粒狀結(jié)構(gòu),其深層次有孔隙夾雜氣體的現(xiàn)象。這種產(chǎn)品拉單晶前需進(jìn)行酸洗等多重處理,嚴(yán)重時(shí)可能被當(dāng)作次等料處理,這嚴(yán)重影響多晶硅企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此減少并避免生產(chǎn)菜花料是多晶硅企業(yè)必須面對(duì)的問(wèn)題,也是實(shí)現(xiàn)多晶硅高質(zhì)量的保證。



硅棒表面形成菜花的原因有很多,反應(yīng)過(guò)快造成原子硅來(lái)不及在硅棒表面進(jìn)行有序的排列、硅棒表面溫度過(guò)高、物料在硅棒表面擴(kuò)散程度及分布的不均等都會(huì)造成多晶硅菜花。如常見(jiàn)的橫梁菜花,主要是由于進(jìn)入還原爐氣速太低,以至達(dá)到橫梁處物料少,無(wú)法循環(huán)使頂部形成死區(qū)造成局部高溫門形成的。通過(guò)提高進(jìn)料氣速,增加氣流湍動(dòng)強(qiáng)度,可有效降低橫梁菜花,且能提高多晶硅沉積速率。此外進(jìn)料溫度,進(jìn)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(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星耀)

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