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但是氢气与SiHC13的配比不能过大,因为:
1) 氢气量太大,稀释了SiHC13 的浓度,减少SiHC13 分子与硅棒表面碰撞的机会,降低硅的沉积速度,也就降低了单位时间内多晶硅的产量。
2)同时,大量的氢气得不到充分的利用,增加了消耗。如果H2量偏高,H2不能得到充分利用,对尾气回收工段而言,其处理负荷也会增大。
3) 从BC13, PCI3的氢还原反应可以看出,过高的氢气浓度不利于抑制B、 P的析出,从而影响产品质量。
由此可知,配比增大,则SiHC13的转化率也增大,但是多晶硅的沉积速率会降低。目前合理的配比是生产前期较高,在4左右,中期在3.0~3.2之间,后期小于3。
对于低配比所带来的SiHC13一次转化率降低的影响,可以通过尾气回收未反应的SiHC13 ,返回多晶硅还原生产中去使用,从而保证SiHC13得到充分利用。
3、炉内压力
原料气体进入炉内停留时间约5~20秒便可以完成化学气相沉积反应。增加压力可使分子的碰撞机率增加,使沉积速率加快。
但是,根据化学平衡的观点,还原炉系统随着压力增加,硅的平衡收率会降低,如图8所示。
图8 压力对系统平衡的影响
这是因为反应式(1)和(2),
SiHCl3+H2-→Si + 3HCl ……………………………(1)
SiHCl3+3HCl-→SiCl4 + 2H2 ………………………(2)
随着压力升高,(1)平衡会向左进行,才会使得TCS的转化率下降,Si和HCl的收率下降。这就使得虽然系统压力升高,(2)的平衡会向右进行,但是由于系统HCl的生成量降低,导致(2)的反应机率下降,所以STC的收率也会随之下降。
在实际生产中,当压力达到5Bar时,沉积速率便接近了一个相对稳定的状态。
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