一、工艺原理
经提纯和净化的SiHCl3和H2进入蒸发器中，在20℃、0.2MPa的压力下，H2/SiHCl3 按（摩尔比）＝3.5～4通风柜控制
：1进入还原炉，在1080℃～1100℃温度下，SiHCl3被还原，生成的硅沉积在发热体硅芯上。 SiHCl3和H2混合，加热到900℃以上，就能发生如下反应：
无纺布折叠机 1-1
同时，也会产生SiHCl3的热分解以及SiCl4的还原反应：
cp780 1-2
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此外，还可能有：
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当氢气过量时 SiCl2+H2＝Si+2HCl 1-6
以及杂质的还原反应：
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这些反应，都是可逆反应，所以还原炉内的反应过程是相当复杂的。在
多晶硅的生产过程中，应采取适当的措施，抑制各种副反应。以上反应式中，第一个反应式和第二个反应式可以认为是制取多晶硅的基本反应，应尽可能地使还原炉内的反应遵照这两个基本反应进行。
第二节、SiHCl3氢还原反应的影响因素
1.反应温度
根据化学反应速度和化学平衡原理分析，三氯氢硅和四氯化硅的氢还原过程都是吸热反应，因此，升高温度使平衡向吸热一方移动，即有利于硅的沉积。按照理论分析，温度愈高，沉积速度愈快。但实际生产中，反应生成硅自气相向固态载体上沉积时有一个最高温度Tmax，当反应温度超过这个温度，随着温度升高沉积速率反而下降;还有一个最低沉积温度T0，高于该温度才开始反应析出硅。一般在最低沉积温度和最高沉积温度之间，沉积速率随反应温度增高而增大。
图5-1 联桥腐蚀凹角
中频淬火变压器A、温度过高，会有联桥腐蚀凹角， 所谓的“联桥腐蚀凹角“如图5-1所示，还原生成的氯化氢气体和四氯化硅均可使硅在高温下产生逆腐蚀：
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在联桥90°角处是热焦点，又称为热角，此处温度很高，当超过1200℃时则产生硅腐蚀而形成凹角。因此，严格控制硅棒表面温度低于Tmax，而又要接近Tmax某一合适温度就能消除表面凸凹现象。实验测定，对于三氯氢硅氢还原这个适宜温度为1150℃。
B、温度过高，沉积硅本身的化学活性增强，硅棒受到设备材质沾污的可能性增加，所以其表面温度不能过高。
三氯氢硅在900～1000℃范围内，热分解反应占优势；在1100～1200℃之间氢还原反应占
优势。三氯氢硅氢还原反应温度与硅实收率的关系见图5-2。需要注意的是硅的熔点为1410℃，与反应温度比较接近，因此生产中应严格控制反应温度的波动，以免温度过高使硅棒熔化倒塌，造成较大损失。
图5-2 温度对还原反应的影响
C、一般说来，当温度低于适宜温度时，随温度升高使硅的结晶变得粗大、光亮；在低于适宜温度时，温度愈低，结晶变得更细小，表面呈暗灰，无金属光泽。如低于1000℃时，则会生成疏松的暗褐无定形硅（即温度夹层），造成多晶硅的质量下降。温度高于适宜温度时，随温度升高硅棒表面愈加粗糙，类似于爆米花状；在适宜温度下，硅棒晶粒细小致密，表面平整有金属光泽；
2.反应配比
还原反应时，H2与SiHCl3的摩尔数之比（也叫配比）对多晶硅的沉积有很大影响。只有在较强的还原气氛下，才能使反应比较充分地进行，获得较高的SiHCl3转化率。如果按化学当量计算，配比所需氢气量来还原SiHCl3，那么不会得到结晶型的多晶硅，只会得到一些非晶态的褐粉末，而且硅收率极低。这是由于Ｈ2不足发生副反应的结果。增加氢气的配比，可以显著提高SiHCl3的转化率。
图5-3 SiHCl3在不同氢气配比情况下的理论平衡转化率
通常，实际的转化率远远低于理论值。一方面是因为还原过程中存在各种副反应，另一方面是实际的还原反应不可能达到平衡的程度。但是，总的情况仍然是还原转化率随着H2与SiHCl3的摩尔比的增大而提高，如果氢气与SiHCl314n的摩尔比更大一些，那么SiHCl3的转化率还会更高。但是氢气与SiHCl3的配比不能过大，如果过大会存在以下问题：
1)氢气量太大，稀释了SiHCl3的浓度，减少SiHCl3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。同时，大量的氢气得不到充分的利用，增加了氢气消耗,从而增加了投资额。
2)从BCl3、PCl3的氢还原反应可以看出，
决定混合气配比的另一个因素是氯硅烷中含硼、含磷量，过高的氢气浓度不利于抑制B、P
的析出。选定一个合适的混合气配比，可以除去相当量的硼和磷，其原理主要是借助于质量作用定律（化学反应速率与反应物的有效质量即浓度成正比），使化学反应向左方移动。
由上述反应化学平衡关系不难看出，提高HCl浓度和降低H2浓度，有利于抑制硼和磷的析出，这与沉积硅的条件正好相反，为解决这一矛盾，只有设法提高氯化氢浓度，HCl可来自反应自身，也可以掺入。氯化氢含量对抑制硼析出作用明显，而对磷析出作用的影响则不太显著。
由此可知，配比过大，则SiHCl3的转化率也增大，但是多晶硅的沉积速率会降低。以前国内生产多采用H双向触发二极管2﹕SiHCl3=10﹕1（摩尔比）的配比，以获得较高的SiHCl3一次转化率；现在普遍采用较低的配比，以求提高多晶硅的沉积速率。对于低配比所带来的SiHCl3一次转化率降低的影响，可以通过尾气回收未反应的SiHCl3，返回多晶硅还原生产中去使用，从而保证SiHCl3得到充分利用。
图5-4给出反应后各组份随反应气分子比变化关系，由此可见，硅的实收率随H2与SiHCl3分子比的增加而增高，反应过程中生成SiCl4量随分子比增高而降低的现象意味着增高氢气
浓度有利于抑制热分解反应。由图5-4还
图5-4 反应后各组分组成与反应气分子比关系
可看出：随SiCl4含量增高，硅的生成量增大，也就是说，加入SiCl4同样可以抑制热分解反应。
3．反应气体流量和流速
当沉积速率达到一定状态时，流量越大炉产量越高。但是流量大小与还原炉的结构和大小以及载体表面大小有关。从分子运动观点来看，载体面积与反应空间之比愈大愈好，Si分子对沉积面碰撞机会愈多，因而对提高实收率是有利的。此外，增加气体流量又能强化气体湍流（介质在流动状下，流体内部充满了大小不一的、在不断运动着的涡旋，流体质点（微团）除沿轴线方向做主体流动外，还在各个方向上做剧烈的随机运动）状态，有效地消减发热体表面的气体边界层和炉内气体分布不均匀的现象，有利于还原反应的进行。
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