Поликремний

Опубликовано 25.03.2010 Ведущий Антон Панкратов

Поликристаллический кремний ("поликремний") - наиболее чистая форма промышленно производимого кремния - полуфабрикат, получаемый очисткой технического кремния и используемый для производства как монокристаллического кремния, так и мультикристаллического кремния. В настоящее время различают поликремний "электронного" (полупроводникового) качества (более дорогой и чистый) и поликремний "солнечного" качества (более дешёвый и содержащий больше примесей).
Большая часть поликристаллического кремния в мире производится в форме цилиндрических стержней (на 2009 год: Россия - до 140 мм в диаметре, Запад - до 200 мм в диаметре) серого цвета с шершавой дендридной поверхностью ("попкорн"). В продажу собственно стержни поступают не всегда. Обычно стержни раскалываются на фрагменты, которые пакуются в мерные (5-10 кг) чистые пакеты из толстого полиэтилена. Сколы стержней имеют раковистый излом, подобный изломам аморфных материалов. Срез (шлиф) стрежня поликремния обычно изучают при контроле качества получаемого кремния и при анализе хода технологического процесса.
Традиционно поликристаллический кремний получают из технического кремния путём перевода его в летучие силаны (моносилан, хлорсиланы, фторсиланы) с последующими разделением, ректификационной очисткой выбранного силана и восстановлением силана до металлического кремния.Хронологически при промышленном производстве поликремния сначала использовались и до сих пор используются хлорсиланы. Идущие на смену хлорсилановым, фторсилановые технологии считаются более дешевыми, хотя при этом они менее экологичны.
Для восстановления кремния в основном применяется Сименс - процесс: в протоке реакционной парогазовой смеси силанов и водорода на поверхности нагретых до 900-1100С кремниевых стержней (либо крошек в кипящем слое) происходит восстановление силана и осаждение свободного кремния, За счёт высокой температуры стержней освобождающиеся атомы кремния сразу встраиваются в кристаллическую решётку образуя кристаллы дендритной структуры. Образующиеся в ходе реакции газообразные продукты уносятся протоком непрореагировавшей парогазовой смеси и после разделения могут быть использованы повторно.
Известны, но пока не получили широкого применения методы получения поликристаллического кремния через аморфную фазу методами гидролиза силанов а также восстановления силанов в плазме ВЧ и СВЧ разрядов в связи с легкой загрязняемостью и сложностью перевода аморфного кремния в кристаллическую фазу. Развиваются Сименс - технологии, например, с использованием белков, полимеров и т. п.