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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟等离子体辅助铝诱导纳米硅制备多晶硅的研究以超白玻璃为衬底,利用热丝化学气相沉积和磁控溅射法制备了Glass/nc-Si/Al 叠层结构,置入管式退火炉中进行等离子体辅助退火。
样品在氢等离子体氛围下进行了400,425 和450℃不同温度,5 h 的诱导退火,用光学显微镜和拉曼光谱对样品进行了性能表征。
结果表明随着诱导温度升高,样品的Si(111)择优取向越来越显著;晶粒尺寸不断增大,在450℃诱导温度下获得了最大晶粒尺寸约500μm 的连续性多晶硅薄膜,且该温度下薄膜晶化率达97%;薄膜的结晶质量也随着温度的升高而不断提高。
样品经450℃诱导后的载流子浓度p 为5.8 乘以1017cm-3,薄膜霍尔迁移率μH 为74 cm2/Vs。
还从氢等离子体钝化的角度分析了等离子体环境下铝诱导纳米硅的机理。
关键词：等离子体辅助退火;铝诱导;纳米硅;多晶硅薄膜;氢钝化基金项目: 国家高技术研究发计划(863 计划)项目(2006AA03Z219);国家自然科学基金项目(61176062);江苏高校优势学科建设工程资助项目多晶硅是由晶面取向各异、大小不同的晶粒聚合而成的晶体硅薄膜, 具有与单晶硅类似的优异电学性能, 其高迁移率可应用于传感器等光电器件, 在液晶显示、能源科学和微电子技术领域均具有广泛应用。
当多晶硅薄膜应用于太阳能电池时, 其晶粒尺寸直接影响薄膜载流子迁移率和薄膜太阳电池的效率[1] , 因此提高晶粒尺寸和结晶质量将是目前研究的重点内容。
铝诱导法制备多晶硅的优点是衬底材料选择性多、晶化温度低、晶化时间短、生成的多晶硅晶粒尺寸较大, 由非晶硅诱导获得的多晶硅晶粒尺寸最大已优化至100 淜嬀2- 4] 。
由于多晶硅薄膜的载流子迁移率与晶粒尺寸大小有着直接关系, 晶粒尺寸越大, 载流子迁移率越高。
在前期的研究工作中, 将传统的。
改良西门子法生产多晶硅工艺流程1. 氢气制备与净化工序在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。
电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。
除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。
净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。
电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。
出氧气贮罐的氧气送去装瓶。
气液分离器排放废吸附剂，氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放，干燥器有废吸附剂排放，均由供货商回收再利用。
2. 氯化氢合成工序从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。
出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。
从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。
氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。
出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。
为保证安全，本装置设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。
该系统保持连续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。
为保证安全，本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。
必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。
该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。
3. 三氯氢硅合成工序原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。
硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。
供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。
第36卷第4期人 工 晶 体 学 报 V o.l 36 N o .4 2007年8月 J OURNAL O F S YNTHET IC CRY STA LS A ugust ,2007等离子体还原Si C l 4一步法制备多晶硅实验研究冉 祎,兰天石,覃 攀,戴晓雁,印永祥(四川大学化工学院,成都610065)摘要:区别于改良西门子法、硅烷法、碳热还原法、区域熔炼法等多晶硅生产工艺,利用等离子体技术,建立了以硅的氯化物为原料,一步法制备多晶硅的实验装置和工艺流程,并在此基础上进行了粒状多晶硅制备的实验。
实验表明,Si C l 4单程转化率超过70%,多晶硅选择性60%。
利用XRD 、SE M 、A S 等分析手段,对所得产物进行了表征。
与纯度为7个9的多晶硅标样的比较表明,实验产物达到了太阳能级。
此方法为多晶硅生产极大地放宽了原料选择条件,为低成本生产太阳能级多晶硅提供了一种新的途径。
关键词:多晶硅;等离子体;四氯化硅;一步法;西门子法中图分类号:O 782 文献标识码:A 文章编号:1000 985X (2007)04 0828 04Silicon T etrachl ori de D irect R eduction to Pol ysiliconi n the Plas ma Syste mRAN Yi ,LAN T ian s hi ,QI N Pan,DAI X iao yan,YI N Yong x i a ng(School of Che m i calEng i neeri ng ,S ichu an U n i vers it y ,Chengdu 610065,Ch i n a)(R ecei ved 4January 2007,a cc epte d 5M arch 2007)Abst ract :D ifferent fro m so m e po l y silicon produc i n g pr ocesses such as trich l o r osilane deco m position i n S ie m ens type reactor ,silane reduced i n fl u i d ized bed reactor ,carbo t h er m a l reduction and the d irecti o na l solidificati o n,a ne w experi m enta l equ i p m ent w as set up to reduce t h e sili c on ch l o ride to po l y silicon by one step processw ith t h e p las m a techno logy .And the experi m ent resu lts sho w that the percent conversion of Si C l 4exceeded 70%,and the se lecti v ity o f polysilicon pr oducti o n w as 60%.The producti o n and a po l y sili c on s w atch w ith a purity o f99.99999%w ere ana lyzed by XRD,SE M and AS .Through co m paring w it h each o t h er ,it w as verified t h at the characteristics of the product has reached t h e so l a r grade .These experi m en tal results prov ide a ne w route ,w hich broaden the cho ice o f ra w m aterials for po l y silicon producti o n .K ey w ords :po lysilicon ;plas m a ;silicon ch l o ride ;one step process ;Sie m ens m ethod收稿日期:2007 01 04;修订日期:2007 03 05作者简介:冉祎(1983 ),男,重庆市人,硕士研究生。
第24卷第5期半 导 体 学 报V o l.24,N o .5 2003年5月CH I N ESE JOU RNAL O F SE M I CONDU CTOR SM ay ,20033国家重点基础研究发展规划(N o .G 2000028208)和国家自然科学基金(批准号:60076004)资助项目 刘丰珍 女,1973年出生,博士,从事光电子薄膜材料与物理的研究. 2002205230收到,2002210225定稿○c 2003中国电子学会等离子体-热丝CVD 技术制备多晶硅薄膜3刘丰珍 朱美芳 冯 勇 刘金龙 汪六九 韩一琴(中国科学院研究生院物理系,北京 100039)摘要:采用热丝化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积相结合的技术制备了多晶硅薄膜,通过R am an 散射、XRD 、吸收谱等手段研究了薄膜结构和光学性质.结果表明,与单纯的热丝和等离子体技术相比,等离子体2热丝CVD 技术在一定条件下有助于薄膜的晶化和提高薄膜均匀性.A uger 谱研究表明等离子体的引入大大降低了硅化物在高温热丝表面的形成.关键词:等离子体2热丝CVD ;多晶硅;薄膜结构;光学性质PACC :8115H中图分类号:TN 30411+2 文献标识码:A 文章编号:025324177(2003)05204992051 引言多晶硅和微晶硅薄膜在太阳能电池、大屏幕平面显示等光电器件领域有着广泛的应用.从大面积应用考虑,目前采用和研究较多的制备方法主要是等离子体增强化学气相沉积(PECVD )技术.PECVD 技术由来已久,在非晶硅(a 2Si ∶H )的制备方面发展成熟,优点是可进行大面积沉积、成膜比较均匀,但存在高功率下产生离子损伤不利于薄膜晶化,薄膜沉积速率比较低的缺点.相对于PECVD 而言,在Si 薄膜的制备方面,热丝化学气相沉积(HW CVD )是一种比较新颖的技术.高温热丝使得反应气体充分分解,沉积速率高,同时提供大量高能量原子H 可使网络充分弛豫,有利于晶化.但是,在沉积速率过高的情况下,薄膜中形成微空洞,在空气中容易被氧化[1,2].考虑PECVD 和HW CVD 技术的优缺点,把两种技术结合起来,充分发挥HW CVD 易于晶化和高速沉积的优点,同时利用PECVD 成膜均匀和适当离子轰击有可能提高薄膜致密性的特点[3],以期在低温下制备高质量、高沉积速率、均匀性好、稳定性高的优质多晶硅薄膜.结合实验室的具体条件,将HW CVD 沉积系统和射频PECVD 沉积系统相结合,研究了在PE 2HW CVD 技术中等离子体功率的改变对薄膜结构和均匀性的影响以及热丝温度的改变对薄膜结构和光学性质等的影响.2 实验采用夹心式结构,在电容式射频电极间平行引入两根热丝,电极间距和热丝与衬底间距可调,为避免热丝对等离子体的影响,采用真空陶瓷将热丝架绝缘,保证热丝电位相对射频电极处于悬浮.为研究等离子体功率和热丝温度对薄膜性质的影响,分别固定二者之一,制备了两个系列样品.沉积系统背景真空度为(1～5)×10-4Pa ,采用高氢稀释度[H 2 (H 2+Si H 4)=0198],沉积气压P g 为30～100Pa ,射频功率P w 为5～40W ,衬底温度T s 为250～300℃,钨丝温度T f 为1500～1850℃.表1总结了样品制备工艺参数.样品结构用R am an 散射谱、XRD 进行分析.对R am an 散射用晶态峰强度I c (520c m -1)、非晶峰强度I a (480c m -1)和小晶粒I m (500c m -1)三峰拟合,考虑到晶体硅和非晶硅R am an 散射截面比值为0188[4],计算出薄膜晶态比X c .通过薄膜透射谱,研究了薄膜吸收系数和光能隙.用A uger谱分析了使用过约10h的T a丝的表面组分.表1 样品沉积参数T able1 D epo siti on param eters改变R F功率(P系列)系列样品P g Pa P w W T f ℃T s ℃P1T525001850250 T555051850250 T5350101850250 T5650201850250 T5450401850250P2H P368001600300 HP4080101600300改变热丝温度(H系列)系列样品P g Pa P w W T f ℃T s ℃H1H P3210040 300 H P34100401300300 H P31100401700300 H P291004018003003 结果和讨论311 等离子体功率系列图1给出P1系列样品的晶态比和R am an散射峰半高宽随P w的变化.50Pa沉积气压下,在等离子体功率5～40W的范围内,等离子体的引入使晶态图1 P1系列样品的晶态比和R am an峰半高宽随等离子体功率的变化F ig.1 P las m a pow er dependence of X c andFW HM of R am an peak fo r P1series samp les比增加,在P w=5W时,最为显著,薄膜晶态比由纯热丝的0189增加到0195,R am an峰半高宽从1016降到916.R am an峰半高宽在一定程度上反应样品中晶粒大小,即在5W等离子体加入后,薄膜中晶粒长大.图2给出等离子体功率为0W和5W两个样品的R am an散射谱,曲线经过了强度归一化处理,可见在等离子体功率为5W的情况下,与纯热丝样品相比,R am an散射晶态峰变窄,非晶成分减少.图2 P1系列,P w=0和5W样品的R am an散射谱F ig.2 R am an scattering spectra of P1seriessamp les fo r P w=0and5W适当的等离子体功率可提高晶化,在P2系列样品中也可观察到.图3是P2系列样品的R am an 散射谱,在相同的热丝温度和100Pa气压下,功率为10W的等离子体使得薄膜晶态比从0184增加到019,R am an散射峰半高宽从817c m-1减小到714c m-1.图3 P2系列样品的R am an散射谱F ig.3 R am an scattering spectra of P2seriessamp les我们还观察到等离子体引入对薄膜均匀性的影响.通常,在热丝温度较高和与衬底间距较近的情况005半 导 体 学 报24卷 下,样品表面往往会呈现出与热丝形状和分布相关的不均匀现象.这可能有两个原因,一是由于高温热丝的热辐射,造成衬底温度不均;另一个原因是由于受到高温热丝的影响,反应基元浓度和能量空间分布不均.图4给出了热丝温度为1850℃,沉积气压为30Pa 的情况下,HW CVD 样品和PE 2HW CVD 样品的表面形貌.比较发现,对热丝样品,在样品表面明显有两条痕迹,间距为4c m ,与两根热丝的位置对应.而对PE 2HW CVD 样品,虽然热丝痕迹仍隐约可见,但与纯HW CVD 样品相比要弱许多,表明等离子体的引入使得薄膜均匀性得到显著改善.图4 HW CVD 样品和PE 2HW CVD 样品表面形貌 (a )HW CVD 样品,P g =30Pa,T t =1850℃;(b )PE 2HW CVD 样品,P g =30Pa ,T f =1850℃,P w =40WF ig .4 Po ly 2Si th in fil m s depo sited by HW CVD (a )and PE 2HW CVD (b )根据以上薄膜结构和表面形貌,可以这样解释等离子体在采用PE 2HW CVD 技术制备多晶硅薄膜中的作用:(1)一定气压下,由等离子体产生的适当能量的离子对薄膜表面的敲打,可打断弱键,减少微空洞和缺陷,适当增加表面原子能量,有利于网络弛豫,促进薄膜晶化和晶粒长大.而当等离子体功率过高时,高能量离子在薄膜表面的轰击可能产生离子损伤,反而不利于晶化.(2)在PECVD 中,样品的均匀性取决于场分布,在电容结构情况下,可以认为电场分布是均匀的,等离子体引入HW CVD ,在一定程度上补偿了热丝的不均匀性.在热丝法中,热丝的催化性质和热丝寿命是很关键的问题,Si H 4通过高温热丝分解产生各种反应基元,同时也可能与热丝发生化学反应在热丝表面形成硅化物,使热丝温度发生变化,降低热丝寿命,因此对使用过的热丝进行组分分析非常重要.用A uger 谱测量了在HW CVD 和PE 2HW CVD 方法中使用的T a 丝,各组分随溅射时间的关系如图5所示.纯热丝技术中使用的T a 丝表面的Si 含量明显高于PE 2HW CVD 中使用的T a 丝的表面Si 含量,而且前者在溅射1m in 后,Si 含量没有减少,后者在溅射013m in 后,Si 含量降为零,这表明高频电场的存在阻止了Si 在热丝表面的沉积.图5中T a 丝表面有较高含量的氧和碳,这主要是因为使用过的T a 丝表面粗糙,在大气中长期暴露吸附的结果,其含量随暴露时间不同.图5 A uger 谱得到的T a 丝表面成分与溅射时间的关系,图中实线为清楚起见 (a )HW CVD 中使用的T a 丝;(b )PE 2HW CVD 中使用的T a 丝F ig .5 T antalum and silicon content in the near 2surface regi on of the filam ent as a functi on of sput 2tering ti m e m easured by A uger spectro scopy (a )T a used in HW CVD ;(b )T a used in PE 2HW CVD312 热丝温度系列我们也研究了热丝温度的改变对薄膜性质的影响.图6是固定等离子体功率40W 条件下,改变热丝温度系列样品的XRD 曲线.从图6可清楚地看到,引入热丝后,晶化首先发生在(111)方向,随着温度的升高,出现了位于47138°和56108°的(220)和(311)衍射峰.当钨丝温度进一步升高(T f ≥1700℃),(220)峰强度迅速增长成为优化生长方向,不同于单HW CVD 中观察到的(111)优化方向[5].对T f =1800℃的样品,出现了(331)方向的衍射峰,(220)峰的半高宽变窄为012°,晶粒尺度大约为105 5期刘丰珍等: 等离子体2热丝CVD 技术制备多晶硅薄膜40nm.图6 H 1系列样品的XRD 结果F ig .6 XRD spectra of H 1series samp les图7中给出H 1系列样品的R am an 散射半高宽和晶态比随热丝温度变化的关系曲线.随着热丝温度的升高,薄膜晶态比增加,R am an 峰半高宽单调降低,表明随热丝温度升高薄膜晶化增加,晶粒长图7 H 1系列样品的晶态比和R am an 峰半高宽随热丝温度的变化F ig .7 F ilam ent temperature dependence of X c and FW HM of R am an peak s fo r H 1series samp les大.对P w =40W ,T f =1800℃的样品,半高宽为711c m -1,远低于PECVD 样品的17c m -1.以上这些结果表明高温热丝的引入大大提高了硅烷的分解效率,提高了反应基元和原子氢的浓度,有利于Si 网络的弛豫和薄膜晶化.在单纯PECVD 技术中,高能量离子的轰击不利于薄膜晶化,但是在H 1系列样品中,纯PECVD 方法制备的样品已有初步的晶化,薄膜晶态比为015(从R am an 谱得到).这是由于在高氢稀释度条件下,特别是高沉积气压使得离子平均自由程减少,增加了离子相互碰撞的几率,降低了反应基元到样品表面的能量,有利于晶化.图8为用透射谱测量得到的吸收系数Α与光子能量的关系曲线,取吸收系数Α=103c m -1对应的能量来简单估计样品光能隙,对固定等离子体功率为40W ,热丝温度为1800、1700、1300℃和单纯PECVD 样品的光能隙分别为112、1148、1165和1186eV .随着热丝温度的升高,薄膜光能隙减小,表明样品晶化程度提高.图8 H 1系列样品吸收系数随光子能量的变化曲线F ig .8 A bso rp ti on spectra of H 1series samp les4 结论与单纯的PECVD 或HW CVD 技术相比较:(1)一定沉积气压下,在热丝CVD 中引入适当功率的等离子体,有利于薄膜晶化,薄膜晶态比提高,R am an 散射峰半高宽变窄;高频电场削弱了高温热丝对样品均匀性的影响,改进了薄膜均匀性;等离子体使热丝中硅化物的含量大大降低,有望提高热丝寿命.(2)在PECVD 中引进热丝,随着T f 的升高,薄膜的晶化程度和晶粒尺度增加,(220)成为薄膜优化生长方向,薄膜光能隙减小.这些结果表明,与PECVD 和HW CVD 技术相比,HW 2PECVD 技术的确有取长补短,充分发挥各205半 导 体 学 报24卷 自优点的作用,是一种有潜力的技术.参考文献[1] N akahata K,Kam iya T ,Fo rtm ann C M ,et al .J.N on 2C rystSo lids ,2000,341:266[2] L iu F ,Zhu M ,Feng Y ,et al .J .N on 2C ryst So lids ,2002,299～302:385[3] Ferreira I ,A guas H ,M enndens L ,et al .M ater R es Soc SympP roc ,1998,507:607[4] T su R ,Gonzaicz 2H em andcz J ,Chao S S ,et al.A pp l Phys L ett,1982,40:534[5] Zhu M ,Guo X,Chen G,et al .T h in So lid F il m s,2000,360:205Poly -Si Th i n F il m s Prepared by Pla s ma -HotW ire CVD3L iu Fengzhen ,Zhu M eifang ,Feng Yong ,L iu J in long ,W ang L iu jiu and H an Y iqin(D ep a rt m en t of P hy sics ,G rad ua te S chool of T he Ch inese A cad e my of S ciences ,B eij ing 100039,Ch ina )Abstract :Po ly 2Si ∶H th in fil m s are p repared by the com binati on of ho t w ire chem ical vapo r depo siti on and p las m a enhanced chem ical vapo r depo siti on (PE 2HW CVD ).Comparing the fil m s p repared by PE 2HW CVD w ith pure HW CVD ,it is found that the fil m crystallizati on and unifo r m ity are i m p roved under certain depo siti on p ressure and R F pow er .T he A uger spectra of the used 2tantalum filam ents reveal that the silicon contents at tantalum surface are m uch low er fo r PE 2HW CVD p rocess than HW CVD .T h is indicates that the fo r m ati on of the silicide 2like alloy is po ssibly p revented by the p las m a .T he fil m crystalline fracti on (from R am an scattering ),the average crystalline size (from XRD )are bo th m uch increased and the op tical energy gap s (from abso rp ti on spectra )are narrow ed w hen ho t w ires are introduced into the PECVD technique .Key words :p las m a enhanced 2ho t w ire chem ical vapo r depo siti on (PE 2HW CVD );po lycrystalline silicon ;th in fil m structure ;op tical p ropertiesPACC :8115HArticle I D :025324177(2003)05204992053P ro ject suppo rted by State Key D evelopm ent P rogram fo r Basic R esearch of Ch ina (N o .G 2000028208)and N ati onalN atural Science Founda 2ti on of Ch ina (N o .60076004) L iu Fengzhen fem ale ,w as bo rn in 1973,research field :op tical 2electronic th in fil m m aterial and physics . R eceived 30M ay 2002,revised m anuscri p t received 25O ctober 2002○c 2003T he Ch inese Institute of E lectronics 305 5期刘丰珍等: 等离子体2热丝CVD 技术制备多晶硅薄膜。
等离子体刻蚀机原理什么是等离子体？▪随着温度的升高，一般物质依次表现为固体、液体和气体。
它们统称为物质的三态。
▪当气体的温度进一步升高时，其中许多，甚至全部分子或原子将由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子。
这时物质将进入一种新的状态，即主要由电子和正离子（或是带正电的核）组成的状态。
这种状态的物质叫等离子体。
它可以称为物质的第四态。
等离子体的应用等离子体的应用等离子体的产生等离子体刻蚀原理▪等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性反应物而被去除。
▪这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。
等离子体刻蚀反应▪首先，母体分子CF4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。
CF4→CF3，CF2，CF，C，F▪其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，并在表面上发生化学反应。
▪生产过程中，在CF4中掺入O2，这样有利于提高Si和SiO2的刻蚀速率。
等离子体刻蚀工艺▪装片在待刻蚀硅片的两边，分别放置一片与硅片同样大小的玻璃夹板，叠放整齐，用夹具夹紧，确保待刻蚀的硅片中间没有大的缝隙。
将夹具平稳放入反应室的支架上，关好反应室的盖子。
检验方法▪冷热探针法检验原理▪热探针和N型半导体接触时，传导电子将流向温度较低的区域，使得热探针处电子缺少，因而其电势相对于同一材料上的室温触点而言将是正的。
▪同样道理，P型半导体热探针触点相对于室温触点而言将是负的。
▪此电势差可以用简单的微伏表测量。
▪热探针的结构可以是将小的热线圈绕在一个探针的周围，也可以用小型的电烙铁。
检验操作及判断•确认万用表工作正常，量程置于200mV。
•冷探针连接电压表的正电极，热探针与电压表的负极相连。
•用冷、热探针接触硅片一个边沿不相连的两个点，电压表显示这两点间的电压为负值，说明导电类型为p，刻蚀合格。
相同的方法检测另外三个边沿的导电类型是否为p型。
西门子法生产多晶硅工艺流程简介1. 氢气制备与净化工序在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。
电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。
除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。
净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。
电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。
出氧气贮罐的氧气送去装瓶。
气液分离器排放废吸附剂，氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放，干燥器有废吸附剂排放，均由供货商回收再利用。
2. 氯化氢合成工序从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。
出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。
从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。
氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。
出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。
为保证安全，本装置设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。
该系统保持连续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。
为保证安全，本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。
必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。
该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。
3. 三氯氢硅合成工序原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。
硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。
供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。
等离子体刻蚀多晶硅与刻蚀SiO2相同，选择合适的化学物质刻蚀多晶硅也需要考虑到以下几个因素：副产品挥发性、选择比和各向异性。
另一个需要考虑的因素是，Si表面普遍存在一层天然氧化层，这一氧化层需要在刻蚀初期，用额外的“穿透”步骤去除。
刻蚀多晶硅常采用含氟刻蚀剂，Si和F的化合物SiF4具有很好的挥发性。
然而采用SF6、CF4或CF4／O2刻蚀多晶硅时，等离子体中产生的F自由基的浓度很高，而聚合物的生成相对较少，因而刻蚀会倾向于各向同性。
上一节我们介绍SiO2的刻蚀时，曾提到降低相关氟的组分并增加碳的组分可以提高刻蚀的各向异性，降低自发刻蚀作用，增强离子诱发的刻蚀作用。
添加H2或使用CHF3可以实现这一点。
但这样做也会增加SiO2相对于Si的刻蚀速率，因为在Si上会优先生成一层聚合物。
这一点对刻蚀SiO2是适用的，但对刻蚀多晶硅并不适用，因为我们要提高刻蚀对下层SiO2的选择性。
因而采用含氟物质，难以同时保证各向异性和刻蚀多晶硅对SiO2的选择性。
若对各向异性要求并不高，可以在CF4中加入O2，因O2的加入，Si的刻蚀速率比SiO2的刻蚀速率增加的多，因而刻蚀Si对于SiO2的选择性就提高了，但此时刻蚀会更趋于各向同性。
对于氟化物来说，为了兼顾各向异性和选择性，可以在刻蚀过程中改变化学气体。
开始时选择刻蚀为各向异性，例如采用CF4／H2混合气体，当刻蚀快结束时，可以提高刻蚀对SiO2的选择性，如可采用CF4／O2混合气体。
但这一方法会使多晶硅或多或少地存在钻蚀。
刻蚀多晶硅要同时获得各向异性和良好的选择性，可采用氯化物刻蚀剂。
硅同Cl原子生成副产物的挥发性略低于同F原子生成副产物的挥发性，但仍可以接受。
氯化物如Cl2，HC1或SiCl4都可以用来刻蚀多晶硅。
同采用氟化物刻蚀相比较，氯化物中参与刻蚀的化学物质含量较低，因而对Si的侧向刻蚀相对少一些。
同时由于离子轰击的作用，纵向刻蚀速率显著增长。
这或者是由于离子轰击作用导致了表面化学键的断裂，或者是由于它增强产物的去除作用。
等离子体技术在多晶硅还原炉的应用李 磊1,童烘辉2,蒲学森1,陈 林1,钱 峰1(1.深圳东方锅炉控制有限公司;2.核工业西南物理研究院,四川成都610041)摘 要:针对内蒙多晶硅项目,在等离子体发生器对还原炉内部进行加热的条件下,对炉内温度场进行了试验测试,同时采用FLUENT软件对其进行了数值模拟。
理论和计算的综合结果表明,等离子体加热技术在多晶硅还原炉中有着良好的加热应用效果。
与同类型加热设备卤素灯相比,等离子发生器不仅加热效率高且运行成本相对较低,具有良好的应用前景。
关键词:多晶硅;等离子体发生器;等离子体加热中图分类号:TK229.1 文献标志码:B 文章编号:1009-3230(2010)07-0001-07 Plas m a Technology Applications i n Polysilicon Reduci ng FurnaceLI Lei1,TONG H ong hui2,PU Xue sen1,C H EN L i n1,Q IAN Feng1(1.Shenzhen Eastern Boiler Control Co.,L t d;2.South w estern Instit ute of Physics Nuc lear Industry,Chengdu610041,China)Abst ract:Th i s paper is for polysilicon pro ject i n I nner M ongo lia.On t h e condition that p las m a generator heat i n ner of reduc i n g fur nace,w e test i n ter nal te m perat u re field of reducing fur nace,wh ile usi n g FLUENT si m u lating i.t Theory and calc u lation o f the conso li d ated results sho w that t h e p las m a heati n g techno logy i n reduci n g fur nace has a good effect of heat application.And co m pared to the sa m e type of heati n g equ i p m en,t ha l o gen la m ps,plas m a generato r is no t on ly high effic iency i n heati n g and operati n g costs are re latively lo w,w it h good prospects.K ey w ords:Po l y silicon;Plas m a generator;P las m a heati n g0 前言等离子体加热技术应用于多晶硅提炼中是近年来发展起来的一种新技术。
