多晶硅生长过程中氧化夹层形成机理的热力学研究.pdf

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1、2010年第1期圣右乞粉按35DONGFANGTURBJNE易华兵(东汽乐山硅材料分公司，四川乐山，614000)摘要：多晶硅在生长过程中，由于温度控制的不准确性，易导致硅芯／硅棒氧化而形成氧化夹层。针对以上问题，文章从热力学的角度揭示了氧化夹层形成的原因，提出了消除氧化夹层的具体措施。关键词：多晶硅；热力学；氧化夹层ThermoDynamicalStudyofOxidationInterlayerFormationinPolysiliconProductionYiHuabing(DongQiLeshanSiliconMaterialsBranchLeshanSicl

2、man614000)Abstract：Theoxidationinterlayerwas~nnedduetotemperaturecontrolledimproperlyduringpolysiliconproduction．Thispaperwasuncoveredthereasonofoxidationinterlayerformationandtheeliminationmeasuresofinterlayerwasbroughtforward．Keywords：polysilicon，thermodynamical，oxidationinterlayer1概述

3、子法产能规模为64570吨，硅烷法为l1500吨，物理冶金及其它方法为46900吨，合计123150吨。我根据有关数据统计，目前以晶硅为基底的电国多晶硅产量2006年为287吨，2007年为1139tld~，池约占整个太阳电池市场的90％。在2008年以2008年达4827吨，2009年预计可产16000吨。虽然前，由于各同新能源政策的刺激，多晶硅的价格国内多晶硅产量急剧扩大，但与国外具有先进工一路飚升，一度达~1]400美元／公斤。中国的多晶艺的生产商相比，国内多晶硅质量普遍较差，特硅产业也在此时得到长足的发展。据最新数据统别是在高纯多晶硅方面，我们几乎全部依赖进计

4、，截止2009年lO月底，我国已建、在建项目有口，所以若想参与国际竞争，提升多晶硅的质量80个。在已建成38家多晶硅企业中，2家为硅烷是重中之重。法，产能为1550吨，8家为物理法，产能为13100目前国内外大多数多晶硅生产厂家仍采用改吨；28家为改良西门子法，产能规模为53250n~，良西门子法。峨半厂(所)首个千吨级多晶硅项合计规模677001d~。另~t,42个在建项目中改良西门目也不例外。在经过近半年的调试以后，多晶硅作者简介：易华兵(1983一)，男，2007年毕业于武汉大学化学专业，理学硕士，现任东汽乐山硅材料分公司技术部部长，从事硅材料生产技术管t~_-

5、I作。36圣右乞扮般_2010年第1期DONGFANGTURBlNE的电阻率已基本稳定，但硅棒氧化夹层的问题却上述措施未从根本上消除氧化夹层。这个现象启一直困扰着生产。由于硅棒氧化夹层在拉制单晶示我们还有更加深层次的原因未探明。以下分析的过程中易引起“硅跳”，轻则放火花，重则毁将从热力学角度对氧化夹层形成机理进行更深的坏加热器使拉晶无法进行。因此氧化夹层成为衡分析，对氧化夹层形成的种类进行完善，并针对量多晶硅质量的一个重要指标。从实际生产情况形成的原因提出消除氧化夹层的措施。来看，目前由于氧化夹层所引起的质量问题占的比例较大，给企业带来了一定损失。因此深层次2．2热力

6、学对氧化夹层形成机理的影响地探讨多晶硅在生长期问形成氧化夹层的机理，E分析未对硅棒表面温度进行探讨，下面提出从根本上消除氧化夹层的解决措施就显得尤将以温度为主线，从热力学的角度来分析氧化夹为重要。层形成的原因，对上述分类及措施进行有力的补充。2氧化夹层形成的机理分析硅棒(硅)形成氧化夹层所涉及的化学反应为：2．1形成氧化夹层的种类Si(S)+O(g)=SiO(s)a1由于硅芯表面氧化层未完全腐蚀而造成的上述反应中反应物与生成物的热力学数据如夹层；表1所示。b1因还原炉内起炉气体(氢气或是氮气)或(以下热力学数据均为各物质的标准态即P=多晶硅正常生长时所需的氢气露点与含

7、氧量超标101325Pa)时，在正常反应的温度(1080~C)时，硅易氧化表1反应物与生成物的热力学数据或是三氯氢硅水解形成夹层；C)在硅芯击穿过程中，炉内加热体将会对还原炉进行烘烤以便达到硅芯击穿所需的温度，如果炉简在清洗后未完全干燥，水份极易从炉壁挥发，当通入三氯氢硅时就极易水解生成二氧化2．2．1定性分析硅，从而产生氧化夹层。对于热力学而言，首先需建立理想的研究体针对以上三种情况，在生产实践中我们采取系或模型。因以下公式都是在理想模型下推导出了以下应对措施：来的，因此本节所假定的这个模型在实际生产中a)对于硅芯腐蚀工序，严格控制最佳的腐蚀是不可