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请告诉我详细的单晶硅生产工艺和质量控制要点

连qwerty 2012-05-05
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润曼
单晶硅材料制造要经过如下过程:石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割。
硅主要以SiO2形式存在于石英和砂子中。它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成。该过程能量消耗很高,约为14kwh/kg,因此硅的生产通常在水电过剩的地方(挪威,加拿大等地)进行。这样被还原出来的硅的纯度约98%一99%,称为冶金级硅(MG一Si)。大部分冶金级硅用于制铁和制铝工业。目前全世界冶金级硅的产量约为50万吨/年。半导体工业用硅占硅总量的很小一部分,而且必须进行高度提纯。电子级硅的杂质含量约10-10%以下。
典型的半导体级硅的制备过程:粉碎的冶金级硅在硫化床反应器中与HCI气体混合并反应生成三氯氢硅和氢气,Si+3HCI→SiHC13+H2。由于SiHC13在30℃以下是液体,因此很容易与氢气分离。接着,通过精馏使
SiHC13与其它氯化物分离,经过精馏的SiHCl3,其杂质水平可低于10-10%的电子级硅要求。提纯后的SiHC13通过CVD原理制备出多晶硅锭。
拉制单晶有CZ法(柑祸拉制)和区熔法两种。CZ法因使用石英柑蜗而不可避免地引入一定量的氧,对大多数半导体器件来说影响不大,但对GX太阳电池,氧沉淀物是复合ZX,从而降低材料少子寿命。区熔法可以获得高纯无缺陷单晶。常规采用内圆切割(ID)法将硅锭切成硅片,该过程有50%的硅材料损耗,成本昂贵。现在已经开发出多线切割法,可以切出很薄(~100Pm)的硅片,切割损失小(~30%),硅片表面切割损伤轻,有利于提高电池效率,切割成本低。
4 0 2012-05-06 0条评论 回复
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