多晶硅生产中硅芯色泽异常的机理研究

摘要

采用HF溶液对硅芯进行腐蚀实验,利用电子探针(EPMA)和X射线光电子能谱(XPS)方法分析成品硅芯和色泽异常硅芯表面化学成分,研究硅芯色泽异常的主要机理。研究结果表明,成品硅芯表面仅含Si元素,无其他杂质元素。通过酸腐蚀EPMA和XPS分析发现,色泽异常硅芯的化学成分与化学性能无明显对应关系,不同的形成机理导致硅芯的色泽不同。氢气中的甲烷在高温下形成炭黑附着在硅芯表面上。黑黄色样品的表面层成分复杂,从里到外依次为硅氧化合物、无定形硅和炭黑组成的薄膜。其中无定形硅薄膜和硅氧化合物薄膜形成的机理为还原炉内SiHCl3/SiH2Cl2热分解形成的微硅粉和残留的微量氧/水分导致。