硅片生產(chǎn)工藝技術流程1

1、順大半導體發(fā)展有限公司太陽能用硅單晶片生產(chǎn)技術 目 錄一、硅片生產(chǎn)工藝中使用的主要原輔材料1、拉制單晶用的原輔材料，設備和部件：2、供硅片生產(chǎn)用的原輔材料，設備和部件：二、硅片生產(chǎn)工藝技術1、硅單晶生產(chǎn)部（1）、腐蝕清洗工序生產(chǎn)工藝技術對處理后原材料質量要求（2）、腐蝕清洗生產(chǎn)工藝流程 多晶硅塊料，復拉料和頭，尾料處理工藝流程 邊皮料酸堿清洗處理工藝流程 堝底料酸清洗處理工藝流程 廢片的清洗處理工藝流程（3）、硅單晶生長工藝技術（4）、單晶生長中的必備條件和要求 單晶爐 配料與摻雜（5），單晶生長工藝參數(shù)選擇 （6）、質量目標：（7）、硅單晶生長工藝流程2、硅片生產(chǎn)部（1）、硅片加工生產(chǎn)工藝技

2、術（2）、硅片加工工藝中的必備條件和要求 切割機 切割漿液（3）、質量目標（4）、硅片加工工藝技術流程 開方錠生產(chǎn)工藝流程 切片生產(chǎn)工藝流程（5）、硅片尺寸和性能參數(shù)檢測前 言江蘇順大半導體發(fā)展有限公司座落于美麗的高郵湖畔。公司始創(chuàng)生產(chǎn)太陽能電池用各種尺寸的單晶和多晶硅片。擁有國內先進的拉制單晶設備104臺，全自動單晶爐112臺。年產(chǎn)量可達到××××噸。擁有大型先進的線切割設備×××臺。并且和無錫尚德形成了合作聯(lián)盟（伙伴），每×可以向尚德提供×××硅單晶片。同時河北晶于2004年，占地

3、面積××××。公司現(xiàn)在有×××名員工， 從事澳、南京等光伏組件公司都和順大形成了長年的合作關系。為了公司的進一步發(fā)展，擴大產(chǎn)業(yè)鏈，解決硅單晶的上下游產(chǎn)品的供需關系，2006年在揚州投資多晶硅項目，投資規(guī)模達到××億。工程分兩期建設，總規(guī)模年產(chǎn)多晶硅6000噸。2008年底首期工程已經(jīng)正式投入批量生產(chǎn)，年產(chǎn)多晶硅×××噸。 太陽能用硅片生產(chǎn)工藝十分復雜，要通過幾十道工序才能完成，只有發(fā)揮團隊精神才能保證硅片的最終質量。編寫該篇壯大資料的目的：首先讓大家了解整個硅片生產(chǎn)過程，更重

4、要的是讓各生產(chǎn)工序中的每一位操作人員明確自己的職責，更自覺地按操作規(guī)程和規(guī)范做好本職工作，為順大半導體發(fā)展有限公司的發(fā)展，盡自己的一份力量。一、 硅片生產(chǎn)工藝中使用的主要原輔材料和設備1 、拉制單晶硅生產(chǎn)部 （1）、供單晶生產(chǎn)用的原輔材料質量要求和驗收：1）原料：多晶硅，邊皮料，鍋底料，復拉料（包括頭尾料）以及廢硅片料等組成。拉直太陽能電池硅單晶用的原材料純度，質量以及決定太陽能電池的性能和轉換效率。為此，對多晶硅等原材料來源，純度，外觀形貌和后處理工序中物料潔凈處理質量等因應具有嚴格的要求并制定出相應的廠內標準。原料，特別是多晶硅進廠時應按下列程序進行驗收：產(chǎn)品廠家，產(chǎn)品分析單，包裝袋有無破

5、損。自家公司采用西門子法生產(chǎn)的多晶硅，經(jīng)實際應用證明，具有比較高的純度，質量可靠。邊皮料，鍋底料，復拉料，頭尾料以及廢片料等均來自本單晶和硅片各生產(chǎn)工序。進洗料庫時，應按如下所列要求進行檢查和驗收。表1 對原材料質量要求 檢查原料質 量 要 求來 源內在質量外 觀多晶硅電阻率：N型 50.cmP型：50.cm 銀灰色，表面無氮化硅膜，硅芯與晶體生長成一體順大公司邊皮料 質量與單晶相似是否會有粘膠存在開方整形的下腳料鍋底料按電阻率分檔有無石英渣及夾雜物單晶生產(chǎn)工藝 復拉料 頭尾料質量與單晶相似表面有無污物單晶生產(chǎn)工藝廢片料質量與單晶相似有無砂漿表面夾雜物切片工藝· 輔助材料：用于腐蝕清

6、洗硅原料和單晶棒料的化學試劑以及摻雜劑（雜質元素）等質量要求如表2所示：表 2 化學試劑的質量要求 要求名稱質量要求狀態(tài)備注HF（氫氟酸）分析純液態(tài)安全存放HNO3（硝酸）分析純濃度55%液態(tài)安全存放KOH（氫氧化鉀）分析純液態(tài)或固態(tài)安全存放NAOH（氫氧化鈉）分析純液態(tài)或固態(tài)安全存放無水乙醇分析純液態(tài)安全存放(2)、供單晶生產(chǎn)需要的主要部件：·籽晶與籽晶夾頭：由兩種材料制成。 表3 籽晶與籽晶夾頭的材質和尺寸部件名稱材 料尺寸（mm。）來 源籽晶無位錯硅單晶100100130外協(xié)加工自加工170.5150籽晶夾頭金屬鉬根據(jù)籽晶尺寸定外協(xié)加工高純高強度石墨根據(jù)籽晶尺寸定外協(xié)加工籽晶在

7、使用前需要經(jīng)過5；1HF和HNO3混合液輕腐蝕， 清洗，烘干后用塑料袋裝好備用。籽晶需要延續(xù)用多次時，表面有污物，需要腐蝕時，只能腐蝕籽晶下部，以免改變固定夾頭部的尺寸。·對石墨，碳氈等材料的主要部件：對石墨，碳氈等材料的質量要求：石墨和碳氈主要是用作加熱，隔熱，保溫等部件材料。根據(jù)部件的用途，對其質量要求也有所不同。用于制備加熱器，反射板，導流筒，坩堝，坩堝軸等部件的石墨材質應具備致密度好，機械強度高，純度高，灰分少等特點的等靜壓石墨材料，在工作期間性能穩(wěn)定。如果材料經(jīng)高溫氯化煅燒,質量就更好了。用于制備保溫筒，保溫蓋，爐盤等部件應具有純度比較高和灰分比較少的中粗石墨材料。

8、3;主要部件用石墨材料質量參數(shù)： 表4 對石墨材質的要求參數(shù)要求名稱質 量 要 求來源加熱器致密度好，機械強度高，純度高，灰分少，性能穩(wěn)定外協(xié)導流筒致密度好，機械強度高，純度高，灰分少，性能穩(wěn)定外協(xié)坩堝托致密度好，機械強度高，純度高，灰分少，性能穩(wěn)定外協(xié)坩堝軸致密度好，機械強度高，純度高，灰分少外協(xié)反射板致密度好，機械強度高，純度高，灰分少，性能穩(wěn)定，外協(xié)保溫筒中粗結構，機械強度比較高，純度高，灰分比較少，性能穩(wěn)定外協(xié)加熱器：根據(jù)單晶爐的爐型，設計了并且目前正在采用和運行的有三種尺寸的全部由高機械強度，純度比較高的石墨材質加工的： 17英寸加熱器，拉制6英寸單晶，18英寸加熱器，拉制6英寸單晶

9、，20英寸加熱器，拉制6或8英寸單晶，主要部件結構如下：反射板：雙層石墨夾碳氈層結構，導流筒：雙層石墨夾碳氈層結構，坩 堝： 三瓣結構，坩堝軸，與金屬坩堝軸直徑尺寸相同，長度根據(jù)要求而定。 上述部件全部由高機械強度，純度比較高，灰分少的石墨材質加工而成的。·石英坩堝：石英坩堝直接與多晶硅料接觸，并伴隨單晶生長過程在高溫下經(jīng)受長時間的烘烤并與硅熔體發(fā)生反應和溶解，因此，應具有耐高溫，坯料(二氧化硅)純度高,和外形尺寸標準，無氣泡，無黑點等質量特點。根據(jù)大裝料量單晶生長工藝要求，在石英坩堝內壁還要求涂有均勻的耐高溫氧化鋇膜。根據(jù)本爐型配置了17，18和20英寸三種標準尺寸的石英坩堝。驗收

10、時特別注意檢察：外形尺寸是否標準，是否存在氣泡，黑點，破損，邊緣損傷等缺陷。·摻雜劑（雜質元素）和液氬：用于單晶生長工藝中的化學試劑，摻雜劑（雜質元素）和液氬（Ar）等質量要求如表5所示； 表5 摻雜劑（雜質元素）和液氬等質量要求 要求名稱質量要求狀態(tài)備注硼（B） 99.999 %晶體狀或粉末狀注意保存鎵（Ga） 99.999 %常溫下為液態(tài)冰廂內保存母合金（P型）電阻率10-3.cm 固態(tài)注意保存無水乙醇分析純液態(tài)安全存放液氬（Ar） 99.99 %液態(tài)液氬罐存放(3)、供單晶生產(chǎn)需要的設備： ·供腐蝕清洗工序需要的設備表6 腐蝕清洗硅原料和單晶棒料的設備超聲清洗槽SGT

11、28-3600清洗硅原料3臺備注超聲清洗槽HTA清洗硅原料2臺烘 箱DY08-16烘干硅原料1臺自制8臺離心熱風脫水機功率3000W烘干硅原料4臺通風櫥二工位酸腐蝕料2臺鹼腐蝕槽可加熱1200C腐蝕邊皮料2臺酸腐蝕罐非標準酸腐堝底料若 干 (4)、供硅單晶生產(chǎn)需要的主要設備： 表7 生產(chǎn)單晶用設備參數(shù)名稱型號和參數(shù)功 能數(shù)量(臺)備 注單晶爐可配置18和20英寸熱場拉制單晶112漢宏公司生產(chǎn)單晶爐可配置18和20英寸熱場拉制單晶86晶運通公司生產(chǎn)單晶爐配置17英寸熱場拉制單晶22晶運通公司生產(chǎn)單晶爐可配置18和20英寸熱場拉制單晶4天龍公司帶 鋸鋸片厚度0.7,刀速3/分截斷單晶棒2外購紅外測

12、試儀470FT-IR測氧碳含量1進口電阻率測試儀4探針測單晶電阻率1廣洲生產(chǎn)型號測試儀測晶體導電型號2廣洲生產(chǎn)2、硅片生產(chǎn)部（1）、供硅片生產(chǎn)需要的輔助材料； 表8 供硅片生產(chǎn)需要的原輔材料 要求名稱質 量 要 求功能備注無水已醇分析純清潔處理KOH（氫氧化鉀）分析純腐蝕晶錠安全存放NAOH（氫氧化鈉）分析純腐蝕晶錠安全存放切削液（聚本醇）含水量<5%，導電率<0.5 -1.-1.配磨砂漿液清洗液硅片清洗專用清洗切割片熱溶膠軟化溫度>4000C沾開方錠A，B 膠WALTECH公司生產(chǎn)沾線切割錠磨砂1500井（8m）配磨砂漿料切割金屬線線徑120m切割砂輪片厚度0.228英寸錠

13、開方滾磨砂輪配有三種粒徑：150井，270井，300井滾磨開方錠切削液配制切削液磨砂=1.171線切割用加工部配制(2)、供硅片生產(chǎn)用的主要設備:表9 生產(chǎn)硅片需要的設備參數(shù)設備名稱型號和參數(shù)功能數(shù)量(臺)備注粘棒機帶加熱>4000C裝置粘接開方錠3線切割機HCT-Shaping 切割開方錠66臺瑞士產(chǎn)滾磨機SINUMERK-802C滾磨開方錠3開方機外圓切割8英寸錠開方2線切割機NTC-nippei Toyama切割硅片70日 產(chǎn)超聲清洗機TCH-7 , 8共位清洗切割硅片4網(wǎng)式電阻爐WL-1型烘干硅片10馬弗爐熱,處理消除熱施主2硅片厚度測試儀MS 203測硅片厚度電阻率測試儀MS

14、203測硅片電阻率彎曲度測試儀測硅片彎曲度硅單晶生產(chǎn)部二、硅片生產(chǎn)工藝技術(1)、腐蝕清洗工序生產(chǎn)工藝技術 對腐蝕清洗工序要求物料來源不同，擺放有序，以免出現(xiàn)混料事故，洗料間嚴禁采用金屬制品用具，洗料間經(jīng)常清掃，隨時保持清潔。· 安全防護：在處理工藝中會使用大量強酸（HF，HNO3）和強鹼（KOH，NaOH）等物質。這些物質對人身具有很大傷害作用，一定要有安全防護意識，嚴防與強酸和強鹼與人體皮膚和指甲接觸。進行硅料酸腐蝕時，操作人員一定在通風櫥內操作。操作人員在進入操作間前必須穿好工作服和工作鞋（膠膠），帶好工作冒，膠皮手套和眼鏡等防護等。一旦出現(xiàn)事故，應及時用水沖洗等進行初步處理，

15、同時通報相關領導。提供給拉制硅單晶用的原材料來源不同，計有本公司采用西門子法生產(chǎn)的多晶硅，硅片生產(chǎn)過程中切下的邊皮料，復拉料，單晶棒的頭尾料以及堝底料等。由于在運輸，加工等過程中，其表面沾污或沾接一些其它物質，對硅單晶正常生長會造成極為不利的影響。為此作為制備硅單晶用的原材料，在進入單晶生長工序后，對其表面需要進行嚴格的去污處理（用去離子水沖洗或丙酮和無水乙醇擦）。根據(jù)原材料來源不同，表面狀態(tài)和污染情況皆不相同，故對來源不同的原料應采用分別單獨處理工藝。 對處理后原材料質量要求：表面光亮， 無斑點（包括酸斑），無印跡（包括手印），無黃色酸斑，無夾雜物等。 (2)、腐蝕清洗生產(chǎn)工藝流程、 多晶硅

16、塊料，復拉料和頭，尾料處理工藝流程多晶硅塊料多晶硅塊料復拉，頭尾料 復拉料，頭尾料 多晶硅塊料 打 磨 腐蝕過程物料表面 酸腐蝕 HF+HNO3（15）不能與空氣接觸 水沖洗兩遍電阻15兆酸液環(huán)保處理 去離子水 頻率為3600Hz 低頻超聲 電阻15兆 兩遍清洗 去離子水 水溫600C 高頻超聲 電阻15兆 三遍清洗 去離子水，600C在相對潔凈 烘 干 烘箱溫度700C，5小時 間內進行包 裝 在相對潔凈間采用雙層塑料密封包裝內進行 、邊皮料酸堿清洗處理工藝流程 邊皮料 去 膠 600C溫水泡鹼 洗 KOH（NaOH），1200C 水沖洗 自來水 腐蝕過程物料表面 酸腐蝕 HF+HNO3（1

17、5）不能與空氣接觸 水沖洗兩遍電阻10M酸液環(huán)保處理 去離子水 頻率為3600Hz 低頻超聲 電阻10M兩遍清洗 去離子水 水溫600C 高頻超聲 電阻10M 三遍清洗 去離子水，600C在相對潔凈 離心熱風烘干 烘干溫度700C，1小時 間內進行包 裝 采用雙層塑料密封包裝 、堝底料酸清洗處理工藝流程 堝底料 電阻率分擋 選出PN結料打 磨 去除料表面石英渣 時間達50-60小時酸 泡 HF，濃度50%進一步去除石英渣水沖洗 中水（經(jīng)過處理的廢水） 腐蝕過程物料表面 酸腐蝕 HF+HNO3（15）不能與空氣接觸 水沖洗兩遍電阻10兆酸液環(huán)保處理 去離子水 頻率為3600Hz 低頻超聲兩遍清洗

18、 電阻10兆去離子水 水溫600C 高頻超聲 電阻10兆 三遍清洗 去離子水，600C在相對潔凈 離心熱風甩干 烘干溫度700C，1小時 間內進行包 裝 采用雙層塑料密封包裝 建議： 堝底料經(jīng)過HF酸鋟泡后不應采用氣味很濃的中水沖洗，而應改為自來水，最好為去離子水。、廢片的清洗處理工藝流程廢 片去污泥 水沖洗 攪拌去氧化膜 酸 泡 加HF，攪拌 水沖洗 攪拌，自來水在通風櫥內操作 酸腐蝕 HF+HNO3（15），攪拌 沖 洗 電阻10兆去離子水 酸液環(huán)保處理 攪拌鹼 腐 蝕 KOH，攪拌水沖洗 電阻10兆去離子水 攪拌離心熱風甩干 烘干溫度700C，1小時 包 裝 雙層塑料袋封裝 建議：1 廢

19、片清洗相互沾接，難于清洗干凈。建議清洗處理后的廢片最好用作鑄錠料或復拉后作為直拉單晶原料。 2 該種廢片應在原地經(jīng)過初步清洗處理。（3）、硅單晶生長工藝技術 太陽能用硅單晶一般都采用的直拉法制備的。該方法也稱有坩堝法，為波蘭科學家J Czochralski于1918年發(fā)明的，故又稱切克拉斯基法，簡稱為CZ法。于1950年美國科學家G. K. Teal和J. B. Little將該方法成功地移植到拉制鍺單晶上。之后又被G. K.Teal移植到拉制硅單晶上。1960年Dash采用縮徑方法拉制出無位錯硅單晶。該方法的主要特點：a、設備相對簡單，便于操作和摻雜方便。b、可拉制大直徑單晶，200 mm和

20、300 mm單晶已經(jīng)商品化生產(chǎn)，更大直徑的單晶，如400mm單晶的制備正在研究中。c、由于單晶氧含量高，機械強度優(yōu)異,適于制造半導體器件。不足之處：由于物料與石英坩堝發(fā)生化學反應，使硅熔體受到污染，單晶的純度受到影響。（4）、供單晶生產(chǎn)中需要的條件和要求、單晶爐：單晶硅棒是在單晶爐內生長的，本公司現(xiàn)有不同型號和尺寸的，供拉制6英寸和供拉制8英寸單晶的單晶爐共計216臺并全部配有帶過濾網(wǎng)的70型真空機械泵。：·加熱系統(tǒng)（熱場 ）熱場系統(tǒng)組成的部件：它是由石墨加熱器，石墨坩堝，保溫筒，保溫蓋板，石墨電極，梅花托以及導流筒（熱屏）等部件配置而成。根據(jù)現(xiàn)有爐型配置了17英寸，18英寸和20英

21、寸三種不同尺寸的熱系統(tǒng)，并全部配置了導流筒（熱屏）。導流筒（熱屏）有多層（兩層石墨中間夾一層碳氈），單層二種。，在單層中結構上又分單節(jié)和兩節(jié)的。附有導流筒的熱系統(tǒng)是近年來隨著單晶直徑不斷增大，加料量不斷增加而興起的 ，并已被眾多單晶廠家所接受的熱場。其最大的特點：、減少熱輻射和熱量損失，可降低熱功率25%左右。、由于熱屏對爐熱的屏蔽使熱場的軸向溫度梯度增大，為提高單晶生長速度創(chuàng)造條件。、減少熱對流，加快蒸發(fā)氣體從熔體表面揮發(fā)，對降低單晶氧含量十分有利。·配置的熱場應附和如下要求：配置成功的熱場不但要保持熔體和晶體生長所需要的，適宜的軸向溫度梯度和徑向溫度梯度，而且又能得到比較低的所需

22、要的加熱功率和具有比較高的成晶率。同時還要考慮氣流的合理走向，以便減少雜質沾污和保證有一個良好的單晶生長環(huán)境。除此之外，還能夠符合由生產(chǎn)實際經(jīng)驗得出的，對引晶和晶體生長十分重要的參考數(shù)據(jù)：當加熱達到化料功率時電壓不能超過60伏。加熱器上開口與液面距離： 2530 導流筒下沿與熔體液面距離： 2530 導流筒內層與晶體外表面距離： 2530·石英坩堝：配置了與熱系統(tǒng)三種尺寸相對應的，內表面涂有高純度，耐高溫氧化鋇的石英坩堝，其裝料量分別如下： 17英寸熱系統(tǒng)，配置17英寸石英坩堝，裝料量 55 公斤，18英寸熱系統(tǒng)，配置18英寸石英坩堝，裝料量60 公斤，20英寸熱系統(tǒng)，配置20英寸石

23、英坩堝, 裝料量95 公斤， 、配料與摻雜·配料：供拉制硅單晶用的有多晶硅料，復拉料，堝底料頭，尾料等四種。上述幾種原料的配置根據(jù)公司要求和客戶需要而定。·摻雜：摻雜劑（摻雜元素）的選擇根據(jù)客戶需要，目前本公司生產(chǎn)的均為P型導電的硅單晶材料。適宜的摻雜元素為硼（B和鎵（Ga）。硼（B）的分凝系數(shù)為0.8，制得的單晶軸向和徑向電阻率分布均比較均勻，因此，硼是最為理想的摻雜元素。但用摻硼硅片制備的太陽能電池轉換效率有比較明顯的衰減現(xiàn)象。鎵（Ga）的分凝系數(shù)為0.008，由于分凝系數(shù)非常小，其在晶體中分布的均勻性很差，單晶頭尾電阻率差別比較大，作為摻雜劑而言是十分不理想的。但用摻

24、鎵硅片制備的太陽能電池轉換效率衰減現(xiàn)象很小，因此器件廠家（尚德公司）要求提供摻鎵硅片。故選擇鎵作為摻雜劑。·摻雜方法和摻雜量計算摻雜方法：硼（B）的分凝系數(shù)為0.8，需要的摻入量比較少。為保證稱量的精確性，多采用硼和硅母合金的形式摻入。鎵（Ga）的分凝系數(shù)為0.008,，需要的摻入量多，故采用元素形式摻入。摻雜量計算： 硼（B）的摻入量計算：按公式： m = M .N/.n式中: m 摻入量(克) M 裝料量(克) N 目標電阻率對應的雜質濃度(cm-3) 硼的分凝系數(shù) n 母合金的雜質濃度(cm-3) 鎵（Ga）的摻入量計算： 按公式： W/d.CL0= M/A.N0式中： W -

25、 裝料量(克) CL0- 硅熔體的初始雜質濃度(cm-3) A - 摻雜元素的原子量 D - 硅的比重 M - 摻雜元素的重量(克) N0- 阿佛伽得羅常數(shù)（6.023x1023 cm-3） 另有根據(jù)尚德公司提供的如下計算數(shù)據(jù)系統(tǒng)和曲線圖進行計算，采用數(shù)據(jù)和圖表計算，在實際應用中比較簡便，在車間生產(chǎn)中目前均采用該計算方法。顯介紹如下：需要摻入純Ga質量0.853486707母合金的情況雜質元素摩爾質量母合金的電阻率P型B10.8110 3.0000 Ga69.7230 0.5000 N型P30.9738 0.0020 原料表摻雜元素電阻率重量體積原料1B1.0000 0.0000 0.0000

26、 原料2B1.0000 0.0000 0.0000 原料3B1.0000 0.0000 0.0000 原料4B1.0000 0.0000 0.0000 原料5B1.0000 0.0000 0.0000 匯總0.00E+000.00 原料1Ga1.0000 0.0000 0.0000 原料2Ga10.0000 0.0000 0.0000 原料3Ga10.0000 0.0000 0.0000 原料4原料510.0000 0.0000 0.0000 10.0000 0.0000 0.0000 匯總0.00E+000.00E+00原料1P100.0000 12.0000 5150.2146 原料2P1

27、00.0000 12.0000 5150.2146 原料3P100.0000 12.0000 5150.2146 原料4P100.0000 12.0000 5150.2146 原料5P100.0000 12.0000 5150.2146 匯總0.00E+002.58E+04總匯總0.0000 25751.0730 x(2.70)x2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 （5）、單晶生長工藝參數(shù)選擇選擇合適生長工藝參數(shù)既能保證生長單晶的質量又能獲得比較高的生產(chǎn)效率，是件十分重要工作，應給以重視。并公司在選擇工藝參數(shù)時既考慮了需要，又根據(jù)現(xiàn)有的設備具體條件而確定如下工藝參數(shù)： 晶體轉速：

28、 12 rpm（轉/分）坩堝轉速： 8 rpm（轉/分）爐室壓力： 1520乇 化料功率： 過熱應不超過35 %的引晶功率縮徑直徑： 33.5 (17,18英寸石英坩堝) 3.54.0(20英寸石英坩堝)縮徑長度： >100。 (6)、質量目標：根據(jù)客戶對產(chǎn)品要求，目前主要生產(chǎn)直徑6英寸摻鎵的P型導電型號和<100>晶向的的硅單晶。質量目標的制訂是根據(jù)現(xiàn)時太陽能電池對硅材料質量要求和單晶生長工藝條件而制訂的。具體指標如下：檢測項目技術參數(shù)要求直徑與偏差153±1mm導電型號P型晶 向<100>電 阻 率摻硼：13.摻鎵:0.51,24,36.氧 含 量O

29、1.0×1018/3碳 含 量C5×1016/3少子受命 10 us晶體缺陷無位錯成品率>75 % 關于黑心片的問題是目前太陽能行業(yè)中最為關心的話題，但現(xiàn)時對其形成原因尚未查明，還沒有獲得消除或降低出現(xiàn)黑心片幾率的有效方法。故暫時條件不具備，不能列入質量指標。（7）、硅單晶生長工藝流程 復拉料，堝底料 裝 料 多晶硅，頭尾料 固定籽晶 籽晶 抽 真 空 真空度 檢 漏 漏氣量，3分鐘內<1Pa Ar氣（40升/分） 加熱化料 功率Kw，時間5小時 籽晶下降烘烤 溫度穩(wěn)定 引晶溫度，二小時待熔接光環(huán)出現(xiàn) 熔接,引晶 引晶速度2/分 3.54,長度100穩(wěn)定10分鐘

30、引晶 放 肩 速度0.354.0/分 采用平肩 轉 肩 速度2/分 控徑精度±1 等徑生長 速度1.30.8/分 收 尾 長度100 長度 150300 截 斷 頭尾料分段錠條 電阻率,氧碳含量 參數(shù)檢測 切片 (8)、 單晶生長工藝流程簡述·裝料：將配制好的多晶硅料裝入石英坩堝內，應注意盡量避免帶有比較銳利的塊料棱角頂住石英坩堝內壁，產(chǎn)生的應力會導致石英坩堝加熱時破裂。另外，多晶硅塊應盡量碼成凸起形，這樣可以避免或減少在熔化過程中出現(xiàn)坩堝邊“掛料”或 “搭橋”現(xiàn)象。·加熱化料：待爐室壓力調整到2.66X103Pa后.按設計程序開始加熱。在加熱過程應盡量不要過熱太

31、多，以避免對石英坩堝造成損傷。還要注意避免出現(xiàn)掛料和搭橋現(xiàn)象。如出現(xiàn)這種情況應及時降低堝位，升高溫度使其緩慢烘烤熔化掉。這樣做是有代價的，掛料或搭橋是消除了，但石英坩堝在高溫下進行長時間的烘烤，會加速石英坩堝與硅的反應，其結果不但硅熔體受到污染，還會對石英坩堝造成極大損傷。·籽晶熔接和引晶：待物料完全熔化后，調整Ar氣流量（40升/分）和爐室壓力，使其達到設定的減壓拉晶工藝要求。將熔體的溫度調節(jié)到拉晶時所需要的溫度并在此溫度下穩(wěn)定2小時（視加料量而定），在籽晶與熔體熔接前，先將籽晶降到離液面約3-5cm處，使其在該溫度下進行烘烤，以減少籽晶與熔體間的溫度差。當熔體溫度穩(wěn)定后開始引晶，

32、將籽晶緩慢地下降并與硅熔體少許接觸，如果發(fā)現(xiàn)籽晶與熔體接觸處未出現(xiàn)光環(huán)，意味引晶溫度偏低，情況相反，當熔體接觸處立即出現(xiàn)光環(huán)，而且不斷擴大，則意味引晶溫度偏高，均應及時降低熔體溫度。合適的引晶溫度，是在籽晶與熔體接觸處會籽晶作為逐漸出現(xiàn)圓形光環(huán)，而且光環(huán)的尺寸緩慢地擴大，逐漸地變得更加明顯，這意味著籽晶表面部分被熔體熔解。此時應少許降低熔體溫度，并保持一定時間（5-10分鐘）后可提升籽晶，開始引晶。·縮徑：縮徑是保證獲得無位錯單晶的關鍵因素。為了使籽晶中的位錯充分排除晶體體外，被廣泛應用于100和111晶向的縮徑三大基本要素為： a、籽晶提升速度要快，b、縮徑要細（視加量而定），通常

33、為3.03.5,c、要有一定的長度， 100，100和111晶向主要沿111滑移延伸。這些滑移面是傾斜或垂直于晶體生長軸的。任何一個位錯都橫臥在111滑移面上并經(jīng)一定縮頸長度后會逐漸被排除到晶體表面。·放肩和轉肩：當縮頸達到足夠長度，并判斷縮頸部分棱線清晰不斷時，可采用降低拉速（0.350.45 mm/分）或采用少許降低溫度的辦法，使細徑逐漸長大，直至生長到所要求的直徑，該過程稱之為放肩。放出肩的形狀一般有兩種，即平肩和錐形肩，也稱快放肩和慢放肩。目前一般多采用快放肩，以減少切去肩部的損失，提高晶體的利用率。·轉肩: 當晶體生長達到設定的直徑前，即可開始轉肩，因為轉肩需要一

34、個過程，在此過程中晶體仍在長大。如果生長到設定的直徑尺寸時才意識到開始轉肩，則轉肩完成后的晶體直徑已經(jīng)超過了所要求的直徑尺寸。目前轉肩多采用快速提高拉速的辦法來完成。逐漸將拉速提高到120180 mm/小時。當光環(huán)逐漸出現(xiàn)并有將晶體包圍的趨勢時，開始逐漸降低拉速，直至光環(huán)將晶體全部包圍住時，調整坩堝上升速度，開始升坩堝。待單晶生長工藝比較穩(wěn)定后，投入等徑控制和補溫程序，單晶進入等徑生長工藝。·等徑生長和收尾：·等徑生長：單晶進入等徑生長時，采用等徑系統(tǒng)進行控制。如果晶體和坩堝直徑比和補溫程序設計的合適，可保證晶體等徑生長一直到收尾前。等徑精度可達到±1 mm。單晶

35、在等徑生長過程中應注意對晶體生長界面的控制。進入等徑生長后生長界面是逐漸由凸變平，進而控制成微凹狀。保持這種生長界面不僅有利于單晶生長，還有利于降低單晶中微缺陷密度。要隨時注意觀察晶體生長情況。如發(fā)現(xiàn)晶體“斷線”應仔細觀察幾條棱線斷掉的原因，一般認為：幾條棱線同時斷掉，很可能是溫度和熱場不合適，反之則很有可能是雜質和其它因素引起的。·收尾：晶體等徑生長完成后進入收尾程序。所謂收尾就是將晶體的尾端拉制成圓錐形的細尾巴，尾端越細，越長越好。收尾的作用是避免位錯反延伸。通過收尾位錯會完全排出在晶體表面。如果不采用收尾工藝或收尾失敗，則位錯會沿攀移晶體尾部向上攀移，其長度通常為晶體的一個直徑

36、，損失慘重。2、硅片生產(chǎn)部（1）、硅片加工生產(chǎn)工藝技術 硅片加工工藝有稱改形工藝，即將硅錠加工成具有規(guī)定幾何尺寸的，滿足太陽能等器件需要的硅片。獲得精確的加工尺寸和完美表面態(tài)的硅片，是人們一直追求的目標。為達到此目標難度很大，這不但需要有相應的先進的加工技術和設備，又由于加工工序長，還需要具備一套完整的質量管理體系。 硅片的質量是影響太陽能電池轉換效率和加工成本的極為重要因素之一，也代表著本公司整體硅材料的生產(chǎn)水平和形象。（2）、硅片加工工藝中的必備條件和要求、切割機隨著半導體器件的快速發(fā)展，半導體材料的制備技術和加工技術以及采用的設備等也同步在發(fā)展。如硅片切割由外圓，發(fā)展到內圓，而今幾乎所有

37、的硅片生產(chǎn)廠家都采用先進的線切割機切割生產(chǎn)硅片，其特點： ·生產(chǎn)效率高，一次配棒可生產(chǎn)數(shù)百枚硅片， ·采用的線徑尺寸小，切割的錠料損失少， ·硅片表面損傷小，一般為砂漿粒徑近1倍， ·硅片表面無刀痕等開方用的線切割機 (HCT-Shaping)配有直徑為0.250的金屬線，切割速度為0.8/min，一次最多可生產(chǎn)25根方錠。用于加工硅片的日產(chǎn)線切割機（NTC-Nipei）配有線徑為0.120的金屬線, 切割速度為0 .34/min 、切割漿液配制和要求開方用切割漿液是由牌號PEG304硅切削液與碳化硅粉按1.11比例配置而成的。切割用漿液是由牌號PEG3

38、01硅切削液與粒徑為1500井（8m）碳化硅粉按1.11比例配置而成的。為保證漿液質量對硅切削液的水含量，電導率以及碳化硅粉粒徑分布均勻性等.均有比較嚴格要求。聚本醇水含量<0. 5 %，導電率(3)、質量目標:技術參數(shù)技術指標晶 向：<100>電阻率(.)：摻鎵：0.56.0分三檔:0.53.0;2.04.0;3.0導電型號：6.0硅片尺寸()：P（空穴導電）厚 度(µm) ：125 X 125 T V(µm) :200 ± 20mTTV(µm) :20BOW(彎曲度)( µm)：50缺 陷：50缺 陷：無劃痕，無崩邊，無色

39、斑，線痕,無晶面體脫落， 無裂紋等成品率：> 93 %（4）、硅片加工工藝技術流程、開方錠生產(chǎn)工藝流程開方錠是經(jīng)過如下工序加工成具有標定尺寸的方形錠，是制備硅片的初始硅棒。硅 棒 經(jīng)過性能參數(shù)檢測沾 棒 固定車床上 熱溶膠，加熱4200C 開 方 線切割，線徑 250µm 去 膠 600 601000C水泡 不和格錠檢 測回 庫滾 磨 砂輪粒徑：300，270，150不和格錠檢 測 堿 腐 蝕 NaOH，腐蝕量0.5-1.0 不和格錠檢 測拋 光 纖維拋光輪，拋4個頂角開 方 錠 、 切片生產(chǎn)工藝流程開 方 錠、AB膠粘在噴沙面上將一組棒固定在切割機相應位置上固 位線切割線徑120µm，切速0.5mm/min高壓水沖洗脫膠、清洗硅片浸在水槽中手工剝離 插在片夾里廢 片插 片去離子水加清洗液粘 棒切