电子级多晶硅是集成电路的基本材料,是尖端科技产业的基石,需求量正逐年稳步增长。然而,目前我国绝大部分电子级多晶硅还依赖外国进口,我国的电子级多晶硅生产企业还处于起步阶段,且生产出的产品杂质含量较国外电子级多晶硅产品要高很多。对于生产电子级多晶硅产品而言,目前市场上普遍采用的方法为改良西门子法。改良西门子法具有工艺成熟、硅沉积效率高及污染小等优点。硼是影响多晶硅纯度的主要杂质,精馏后的三氯氢硅和少量的三氯化硼进入西门子还原炉内,在加热的硅棒表面发生化学气相沉积反应,导致硅棒生长过程中B的协同沉积,但是目前国内外对此的研究还未涉及。本文针对这一实际问题进行研究,开展以下几方面的研究工作:第一步基于实验室管式还原炉对BCl₃气体和氢气的化学气相沉积反应进行实验,实验发现在BCl₃的化学气相沉积实验中存在两个化学方程式。通过对实验数据非线性回归,拟合得到B化学气相沉积的无量纲沉积速率方程。第二步建立实验室管式还原炉B的传递-动力学模型,经过与实验数据对比及对模拟所得的温度场、速度场分析论证所建立模型的有效性。应用该模型研究了进气组成、进气速度及硅片表面温度对BCl₃气体化学气相沉积的影响,结果表明:增加进气组成中BCl₃气体、增大进气速度和升高硅片表面温度,硅片上B的沉积速率增大。第三步建立了实验室规模多晶硅还原炉硅的传递-动力学模型,通过与文献数据对比及对模拟所得的温度场、速度场分析论证所建立模型的有效性。利用该模型分析了进气组成、进气速度、硅表面温度、进料气体初始温度以及还原炉内压强对硅在硅棒表面的沉积速率的影响,结果表明:增加进气组成中H₂气体,硅棒表面上硅的沉积速率先增大后减小;增加进气速度,硅棒表面上硅的沉积速率先增大后基本趋于平缓;升高进气温度或硅棒表面温度及增大反应压强,硅棒的沉积速率均增大。第四步根据硼和硅的化学气相沉积传递-动力学模型建立了西门子还原炉耦合硼的传递-动力学模型。应用所建立的模型研究了进料气体组成、进气速度及硅棒表面温度对多晶硅沉积过程中杂质B沉积的影响。通过研究发现:对于实际生产过程,在合理生产范围内,可以通过提高氢气摩尔占比、降低进气速度、升高表面硅棒温度的方式来达到提高多晶硅纯度的目的。