硅片生产工艺技术流程

硅片生产工艺技术流程内容摘要：

HF+HNO3（ 1﹕ 5） 不能与空气接触 电阻 ≥ 10 兆 Ω 酸液环保处理 去离子水 频率为 3600Hz 低频超声两遍清洗 电阻 ≥ 10 兆 Ω 去离子水 水温 600C 高频超声 电阻 ≥ 10 兆 Ω 三遍清洗 去离子水， 600C 在相对洁净 离心热风甩干 烘干温度 700C， ≥ 1 小时 间内进行 包 装 采用双层塑料密封包装 建议： ● 埚底料经过 HF 酸锓泡后不应采用气味很浓的中水冲洗，而应改为自来水，最好为去离子水。 ④ 、 废片的清洗处理工艺流程 废 片 去污泥 水冲洗 搅拌 去氧化膜 酸 泡 加 HF，搅拌 水冲洗 搅拌，自来水 在通风橱内操作 酸腐蚀 HF+HNO3（ 1﹕ 5），搅拌 冲 洗 电阻 ≥ 10 兆 Ω 去离子水 酸液环保处理 搅拌 硷 腐 蚀 KOH，搅拌 水冲洗 电阻 ≥ 10 兆 Ω 去离子水 搅拌 离心热风甩干 烘干温度 700C， ≥ 1小时 包 装 双层塑料袋封装 建议： 1 废片清洗相互沾接，难于清洗干净。 建议清洗处理后的废片最好用作铸锭料或复拉后作为直拉单晶原料。 2 该种废片应在原地经过初步清洗处理。 （ 3）、 硅单晶生长工 艺技术 太阳能用硅单晶一般都采用的 直拉法制备的。 该方法也称 有坩埚法， 为波兰 科学家 J Czochralski 于 1918年发明的， 故又称 切克拉斯基法，简称为 CZ 法。 于 1950 年美国科学家 G. K. Teal 和 J. B. Little 将该方法成功地移植到拉制锗单晶上。 之后又被 G. 移植到拉制硅单晶上。 1960 年 Dash采用缩径方法拉制出无位错硅单晶。 该方法的主要特点： a、 设备相对简单，便于操作和掺杂方便。 b、 可拉制大直径单晶， Φ 200 mm 和 Φ 300 mm 单晶已经商品化生产，更大直径的单晶，如 Φ400mm 单晶的制备正在研究中。 c、由于 单晶氧含量高，机械强度优异 ,适于制造半导体器件。 不足 之处 ： 由于 物料与石英坩埚发生化学反应 ，使硅熔体受到污染，单晶的 纯度受到影响。 （ 4）、 供单晶 生产 中需要的条件和要求 ① 、单晶炉： 单晶硅棒是在单晶炉内生长的，本公司现有不同型号和尺寸的，供拉制 6 英寸和供拉制 8英寸单晶的单晶炉共计 216台并全部配有带过滤网的 70 型真空机械泵。 ： 加热系统（ 热场 ） 热场系统组成的部件：它 是由石墨加热器，石墨坩埚，保温筒，保温盖板，石墨电极，梅花托以及导流筒（热屏）等部件配置而成。 根据现有炉型 配置 了 17 英寸， 18 英寸和 20 英寸三种不同尺寸的热系统，并全部配置了导流筒（热屏）。 导流筒（热屏）有多层（两层石墨中间夹一层碳毡），单层二种。 ，在单层中结构上又分单节和两节的。 附有导流筒的 热系统 是近年来随着单晶直径不断增大，加料量不断增加而兴起的 ，并已被众多单晶厂家所接受的热场。 其最大的特点： ⑴、减少热辐射和热量损失，可降低热功率 25%左右。 ⑵、由于热屏对炉热的屏蔽使热场的轴向温度梯度增大，为提高单晶生长速度创造条件。 ⑶、减少热对流，加快蒸发气体从熔体表面挥发，对降低单晶氧含量十分有 利。 配置的热场应附和如下要求： 配置成功的热场不但要保持熔体和晶体生长所需要的，适宜的轴向温度梯度和径向温度梯度，而且又能得到比较低的所需要的加热功率和具有比较高的成晶率。 同时还要考虑气流的合理走向，以便减少杂质沾污和保证有一个良好的单晶生长环境。 除此之外，还能够符合由生产实际经验得出的，对引晶和晶体生长十分重要的参考数据： 当加热达到化料功率时电压不能超过 60伏。 加热器上开口与液面距离： 25～ 30 ㎜ 导流筒下沿 与熔体液面距离： 25～ 30 ㎜ 导流筒内层 与晶体外表面距离： 25～ 30㎜ 石英坩埚 ：配置了与热系统三种尺寸相对应的，内表面涂有高纯度，耐高温氧化钡的石英坩埚，其装料量分别如下： 17 英寸热系统，配置 17 英寸石英坩埚，装料量 55 公斤， 18 英寸热系统，配置 18 英寸石英坩埚，装料量 60 公斤， 20 英寸热系统，配置 20 英寸石英坩埚 , 装料量 95 公斤， ② 、 配料与掺杂 配料： 供拉制硅单晶用的有多晶硅料，复拉料，埚底料头，尾 料等四种。 上述几种原料的配置根据公司要求和客户需要而定。 掺杂： 掺杂剂（掺杂元素）的选择 根据客户需要，目前本公司生产的均为 P 型导电的硅单晶材料。 适宜的掺杂元素为硼（ B 和镓（ Ga）。 硼（ B）的分凝系数为 ，制得的单晶轴向和径向电阻率分布均比较均匀，因此，硼是最为理想的掺杂元素。 但用掺硼硅片制备的太阳能电池转换效率有比较明显的衰减现象。 镓（ Ga）的分凝系数为 ，由于分凝系数非常小，其在晶体中分布的均匀性很差，单晶头尾电阻率差别比较大，作为掺杂剂而言是十分不理想的。 但用掺镓硅片制备的太阳能电池转换效率衰减现象很小，因此器件厂家（尚德公司）要求提供掺镓硅片。 故选择镓作为掺杂剂。 掺杂 方法和掺杂量计算 掺杂方法： 硼（ B）的分凝系数为 ，需要的掺入量比较少。 为保证称量的精确性，多采用硼和硅母合金的形式掺入。 镓（ Ga）的分凝系数为,，需要的掺入量多，故采用元素形式掺入。 掺杂量计算： • 硼（ B）的掺入量计算： 按公式： m = M .N/κ .n 式中 : m — 掺入量 (克 ) M — 装料量 (克 ) N — 目标电阻率对应的杂质浓度 (cm3) κ — 硼的分凝系数 n — 母合金的 杂质浓度 (cm3) • 镓（ Ga）的掺入量计算： 按公式： W/= M/ 式中： W 装料量 (克 ) CL0 硅熔 体 的初始 杂质 浓度 (cm3) A 掺杂元素的原子量 D 硅的比重 M 掺杂元素的 重量 (克 ) N0 阿佛伽得罗常数（ cm3） • 另有根据尚德公司提供的如下计算数据系统和曲 线图进行计算，采用数据和图表计算，在实际应用中比较简便，在车间生产中目前均采用该计算方法。 显介绍如下： x 需要掺入纯 Ga 质量 母合金的情况 杂质元素 摩尔质量 母合金的电阻率 P 型 B Ga N 型 P 原料表 掺杂元素 电阻率 重量 体积 原料 1 B 原料 2 B 原料 3 B 原料 4 B 原料 5 B 汇总 +00 原料 1 Ga 原料 2 Ga 原料 3 Ga 原料 4 原 料 5 汇总 +00 +00 原料 1 P。