【正文】 順大半導(dǎo)體發(fā)展有限公司太陽能用 硅單晶片生產(chǎn)技術(shù) 目 錄 一、 硅片生產(chǎn)工藝中使用的主要原輔材料 拉制單晶用的原輔材料，設(shè)備和部件： 供硅片生產(chǎn)用的原輔材料，設(shè)備和部件： 二、 硅片生產(chǎn)工藝技術(shù) 硅單晶生產(chǎn)部 （ 1）、腐蝕清洗工序生產(chǎn)工藝技術(shù) 對處理后原材料質(zhì)量要求 （ 2）、腐蝕清洗生產(chǎn)工藝流程 ① 多晶硅塊料，復(fù)拉料和頭，尾料處理工藝流程 ② 邊皮料酸堿清洗處理工藝流程 ③ 堝底料酸清洗處理工藝流程 ④ 廢片的清洗處理工藝流程 （ 3）、硅單晶生長工藝技術(shù) （ 4）、單晶生長中的必 備條件和要求 ① 單晶爐 ② 配料與摻雜 （ 5），單晶生長工藝參數(shù)選擇 （ 6）、質(zhì)量目標(biāo)： （ 7）、硅單晶生長工藝流程 硅片生產(chǎn)部 （ 1）、硅片加工生產(chǎn)工藝技術(shù) （ 2）、硅片加工工藝中 的必備條件和要求 ① 切割機 ② 切割漿液 （ 3）、質(zhì)量目標(biāo) （ 4）、硅片加工工藝技術(shù)流程 ① 開方錠生產(chǎn)工藝流程 ② 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(dǎo)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(nèi)先進的拉制單晶設(shè)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(shè)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 2020年，占地面積。 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(guān)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(guān)系， 2020 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(shè)，總規(guī)模年產(chǎn)多晶硅 6000 噸。 2020 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(fù)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(zhì)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(zé)，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(dǎo)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(shè)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(zhì)量要求和驗收： 1）原料：多晶硅， 邊皮料，鍋底料，復(fù)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(zhì)量以及決定太陽能電池的性能和轉(zhuǎn)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(zhì)量等因應(yīng)具有嚴(yán)格的要求并制定出相應(yīng)的廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。 原料，特別是多晶硅進廠時應(yīng)按下列程序進行驗收：產(chǎn)品廠家，產(chǎn)品分析單，包裝袋有無破損。 自家公司采用西門子法生產(chǎn)的多晶硅，經(jīng)實際應(yīng)用證明，具有比較高的純度，質(zhì)量可靠。 邊皮料，鍋底料，復(fù)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(yīng)按如下所列要求進行檢查和驗收。 表 1 對原材料質(zhì)量要求 檢查 原料 質(zhì) 量 要 求 來 源 內(nèi)在質(zhì)量 外 觀 多晶硅 電阻率： N 型 ≧ 50Ω .cm P 型： ≧ 50Ω .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(zhì)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(fù)拉料 頭尾料 質(zhì)量與單晶相似 表面 有無 污 物 單晶生產(chǎn)工藝 廢片料 質(zhì)量與單晶相似 有無砂漿 表面 夾雜物 切片工藝 輔助材料： 用于腐蝕清洗硅原料和單晶棒料的化學(xué)試劑 以及摻雜劑（雜質(zhì)元素）等質(zhì)量要求如表 2所示： 表 2 化學(xué)試劑的質(zhì)量要求 要求 名稱 質(zhì)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(zhì)和尺寸 部件名稱 材 料 尺寸（ mm。 ） 來 源 籽晶 無位錯硅單晶 100χ 100χ 130 外協(xié)加工 自加工 φ 150 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(zhì)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(zhì)量要求也有所不同。 用于制備加熱器，反射板，導(dǎo)流筒，坩堝，坩堝軸等部件的石墨材質(zhì)應(yīng)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(zhì)量就更好了。 用于制備保溫筒，保溫蓋，爐盤等部件應(yīng)具有純度比較高和灰分比較少的中粗石墨材料。 主要部件用石墨材料質(zhì)量參數(shù)： 表 4 對石墨材質(zhì)的要求 參數(shù)要求 名稱 質(zhì) 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(dǎo)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(jié)構(gòu)，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(shè)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(zhì) 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， 20 英寸加熱器，拉制 6 或 8 英寸單晶， 主要部件結(jié)構(gòu)如下： 反射板：雙層石墨夾碳氈層結(jié)構(gòu)， 導(dǎo)流筒：雙層石墨夾碳氈層結(jié)構(gòu)， 坩 堝： 三瓣結(jié)構(gòu)， 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(zhì) 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(yīng)和溶解，因此，應(yīng)具有耐高溫，坯料 (二氧化硅 )純度高 ,和外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)，無氣泡，無黑點等質(zhì)量特點。根據(jù)大裝料量單晶生長工藝要求，在石英坩堝內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)尺寸的石英坩堝。 驗收時特別注意檢察：外形尺寸是否標(biāo)準(zhǔn)，是否存在氣泡，黑點，破損，邊緣損傷等缺陷。 摻雜劑（雜質(zhì)元素）和液氬： 用于單晶生長工藝中的化學(xué)試劑，摻雜劑（雜質(zhì)元素）和液氬（ Ar）等質(zhì)量要求如表 5所示； 表 5 摻雜劑（雜質(zhì)元素）和液氬等質(zhì)量要求 要求 名稱 質(zhì)量要求 狀態(tài) 備注 硼（ B） ≥ % 晶體 狀 或 粉末狀 注意保存 鎵（ Ga） ≥ % 常溫下 為 液態(tài) 冰廂內(nèi)保存 母合金（ P 型） 電阻率≥ 103Ω .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） ≥ % 液態(tài) 液氬罐存放 (3)、供單晶生產(chǎn)需要的設(shè)備： 供腐蝕清洗工序 需要的設(shè)備