多晶硅车间工艺培训(编辑修改稿)

多晶硅车间工艺培训(编辑修改稿)内容摘要：

硅多晶表面应致密、平整，硅多晶应没有氧化夹层。 夹层对多晶质量的影响 ： 硅棒从还原炉取出后，从硅棒的横断面上可以看到一圈圈的层状结构，是一个同心圆。 多晶硅夹层一般分为氧化夹层和温度夹层（也叫无定形硅夹层）两种。 在还原过程中，当原料混合气中混有水汽或氧时，则会发生水解及氧化，生成一层 SiO2 氧化层附在硅棒上，当被氧化的硅棒上又继续沉积硅时，就形成“氧化夹层”。 在光线下能看到五颜六色的光泽。 酸洗也不能出去这种氧化夹层，拉晶时还会产生“硅跳”。 应注意保证进入还原炉内氢气的纯度，使氧含量和水份降至规定值以下，开炉前一定要对设备进行认真的检查，防止有漏水、漏 料 现象。 在还原过程中，在比较低的温度下进行时，此时沉积的硅为无定形硅，此时提高反应温度继续沉积时，就形成了暗褐色的温 度夹层（因为这种夹层很大程度受温度的影响，因此称为“温度夹层”。 它是一种疏松、粗糙的夹层，中间常常有许多气泡和 杂质。 用酸腐蚀都无法处理掉，拉晶熔料时重则也会发生“硅跳”。 应注意：启动完成进料时，要保持反应温度，缓慢通入混合气，蒸发器的蒸发量要均匀，在正常反应过程中缓慢升电流，使反应速度稳定，不能忽高忽低。 突然停电或停炉时，要先停混合气。 第 五 节 四氯化硅氢化工艺 一、四氯氢硅氢还原的工艺流程 S iC l4蒸 发 器混 合 器氢 化 炉H 2尾 气 回 收 图 2 四氯化硅氢化工艺流程简图 经提纯的四氯氢硅原料，按还原工艺条件的要求，经管道连续加入蒸发器中。 向蒸发器夹套通入蒸汽使四氯化硅鼓泡蒸发并达到 10bar，四氯化硅的汽体和一路一定压力的高纯氢气（包括 干法分离工序返回的循环氢气 ）在混合器 AM100中以 1： 3 的比例混合，经三层套管换热器加热后经进气管喷头喷入氢化炉内。 另一路（侧路氢）用于氢化炉视镜冷却。 在 1150℃ ~1250℃的反应温度下，在氢化炉内通电的炽热电极表面附近，发生四氯化硅的氢化反应，生成三氯氢硅，同时生成氯化氢。 还原炉炉筒夹套通入热水，以移除炉内炽热硅芯向炉筒内壁辐射的热量，维持炉筒内壁的温度。 氢化炉内的石墨电极用去离子冷却水冷却 ，进水口同样要设置取样点测量去离子水的电导及纯度，以防对电极造成损害。 炉内的反应压力为 6bar，化学反应方程式为： S i C lC lC lC l 1 1 5 0 ~ 1 2 5 0 度 S i C lHC lC l HC lHH转化率 约为 20% 出氢化炉的含有三氯氢硅、氯化氢和未反应的四氯化硅、氢气的混合气体，送往氢化气干法分离工序 ，取样检测尾气各成分的含量，以考察氢化炉的工作是否正常。 二、氢化炉尾气组成 氢化 炉尾气温度 200℃ ，压力为 6bar，各物质成分如下： 氢化炉尾气成分 含量 TCS 12~17% STC ≈75% H2 2~4% DCS 0~1% HCl 4~5% 第 六 节 多晶硅产品的后处理 一、硅块分级破碎及腐蚀（含硅芯） 单纯的氢氟酸对硅的腐蚀作用极慢，通常在氢氟酸的腐蚀液中加入一定量的氧化剂（ HNO3）。 氧化剂硝酸的作用是使单质硅氧化为 SiO2，其反应如下： 3 S i + 4 H N O 3 3 S i O 2 + 2 H 2 O + 4 N O 但是由于 SiO2 是难溶的物质，它即不溶于水，也不溶于硝酸，同时，由于硅的表面被硝酸氧化，表面形成一层非常紧密的 SiO2 薄膜，这个 氧化膜对硅起到保护作用，能阻碍氧化剂 HNO3 对硅进一步腐蚀，所以也 HNO3 不能有效地腐蚀硅，而只能在硅的表面形成一层很薄的 SiO2 薄膜。 然而 SiO2 能与氢氟酸生成可溶解于水的络合物，使硅表面的 SiO2 膜溶解，其反应如下： S i O 2 + 6 H F H 2 S i F 6 + 2 H 2 O 在 HNO3 和 HF 混合腐蚀液中，由于有 HF 的存在，使硅表面的 SiO2 保护膜被破坏了，所以都不断地被 HF 溶解，因此 HNO3 和 HF 混合液对硅芯能进行有效地腐蚀。 其反应为： S i + 4 H N O 3 + 6 H F H 2 S i F 6 + 4 H 2 O + 4 N。