【正文】 順大半導體發(fā)展有限公司太陽能用 硅單晶片生產技術 目 錄 一、 硅片生產工藝中使用的主要原輔材料 拉制單晶用的原輔材料，設備和部件： 供硅片生產用的原輔材料，設備和部件： 二、 硅片生產工藝技術 硅單晶生產部 （ 1）、腐蝕清洗工序生產工藝技術 對處理后原材料質量要求 （ 2）、腐蝕清洗生產工藝流程 ① 多晶硅塊料，復拉料和頭，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 （ 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）、質量目標： （ 7）、硅單晶生長工藝流程 硅片生產部 （ 1）、硅片加工生產工藝技術 （ 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）、質量目標 （ 4）、硅片加工工藝技術流程 ① 開方錠生產工藝流程 ② 切片生產工藝流程 （ 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 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系。為了公司的進一步發(fā)展，擴大產業(yè)鏈，解決硅單晶的上下游產品的供需關系， 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，總規(guī)模年產多晶硅 6000 噸。 2020 年底首期工程已經正式投入 批量生產，年產多晶硅噸。 太陽能用硅片生產工藝十分復雜，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過程，更重要的是讓各生產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、 硅片生產工藝中使用的主要原輔材料和設備 1 、 拉制 單晶硅生產部 （ 1）、 供 單晶生產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：產品廠家，產品分析單，包裝袋有無破損。 自家公司采用西門子法生產的多晶硅，經實際應用證明，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 ≧ 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 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。 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， 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） ≥ % 晶體 狀 或 粉末狀 注意保存 鎵（ Ga） ≥ % 常溫下 為 液態(tài) 冰廂內保存 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)、供單晶生產需要的設備： 供腐蝕清洗工序 需要的設備