硅片生產(chǎn)工藝技術(shù)流程(編輯修改稿)
2024-12-04 05:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 HF+HNO3（ 1﹕ 5） 不能與空氣接觸 電阻 ≥ 10 兆 Ω 酸液環(huán)保處理 去離子水 頻率為 3600Hz 低頻超聲兩遍清洗 電阻 ≥ 10 兆 Ω 去離子水 水溫 600C 高頻超聲 電阻 ≥ 10 兆 Ω 三遍清洗 去離子水， 600C 在相對(duì)潔凈 離心熱風(fēng)甩干 烘干溫度 700C， ≥ 1 小時(shí) 間內(nèi)進(jìn)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(yīng)采用氣味很濃的中水沖洗，而應(yīng)改為自來水，最好為去離子水。 ④ 、 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(fēng)櫥內(nèi)操作 酸腐蝕 HF+HNO3（ 1﹕ 5），攪拌 沖 洗 電阻 ≥ 10 兆 Ω 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 Ω 去離子水 攪拌 離心熱風(fēng)甩干 烘干溫度 700C， ≥ 1小時(shí) 包 裝 雙層塑料袋封裝 建議： 1 廢片清洗相互沾接，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(fù)拉后作為直拉單晶原料。 2 該種廢片應(yīng)在原地經(jīng)過初步清洗處理。 （ 3）、 硅單晶生長(zhǎng)工 藝技術(shù) 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(xué)家 J Czochralski 于 1918年發(fā)明的， 故又稱 切克拉斯基法，簡(jiǎn)稱為 CZ 法 。 于 1950 年美國(guó)科學(xué)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. 移植到拉制硅單晶上。 1960 年 Dash采用縮徑方法拉制出無位錯(cuò)硅單晶。 該方法的主要特點(diǎn)： a、 設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，便于操作和摻雜方便。 b、 可拉制大直徑單晶， Φ 200 mm 和 Φ 300 mm 單晶已經(jīng)商品化生產(chǎn)，更大直徑的單晶，如 Φ400mm 單晶的制備正在研究中。 c、由于 單晶氧含量高，機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異 ,適于制造半導(dǎo)體器件。 不足 之處 ： 由于 物料與石英坩堝發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ，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 ① 、單晶爐： 單晶硅棒是在單晶爐內(nèi)生長(zhǎng)的，本公司現(xiàn)有不同型號(hào)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(jì) 216臺(tái)并全部配有帶過濾網(wǎng)的 70 型真空機(jī)械泵。： 加熱系統(tǒng)（ 熱場(chǎng) ） 熱場(chǎng)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(dǎo)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 英寸三種不同尺寸的熱系統(tǒng)，并全部配置了導(dǎo)流筒（熱屏）。導(dǎo)流筒（熱屏）有多層（兩層石墨中間夾一層碳?xì)郑?，單層二種。，在單層中結(jié)構(gòu)上又分單節(jié)和兩節(jié)的。 附有導(dǎo)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(chǎng)。其最大的特點(diǎn)： ⑴、減少熱輻射和熱量損失，可降低熱功率 25%左右。 ⑵、由于熱屏對(duì)爐熱的屏蔽使熱場(chǎng)的軸向溫度梯度增大，為提高單晶生長(zhǎng)速度創(chuàng)造條件。 ⑶、減少熱對(duì)流，加快蒸發(fā)氣體從熔體表面揮發(fā)，對(duì)降低單晶氧含量十分有 利。 配置的熱場(chǎng)應(yīng)附和如下要求： 配置成功的熱場(chǎng)不但要保持熔體和晶體生長(zhǎng)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要的加熱功率和具有比較高的成晶率。同時(shí)還要考慮氣流的合理走向，以便減少雜質(zhì)沾污和保證有一個(gè)良好的單晶生長(zhǎng)環(huán)境。除此之外，還能夠符合由生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得出的，對(duì)引晶和晶體生長(zhǎng)十分重要的參考數(shù)據(jù)： 當(dāng)加熱達(dá)到化料功率時(shí)電壓不能超過 60伏。 加熱器上開口與液面距離： 25～ 30 ㎜ 導(dǎo)流筒下沿 與熔體液面距離： 25～ 30 ㎜ 導(dǎo)流筒內(nèi)層 與晶體外表面距離： 25～ 30㎜ 石英坩堝 ：配置了與熱系統(tǒng)三種尺寸相對(duì)應(yīng)的，內(nèi)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 英寸石英坩堝 , 裝料量 95 公斤， ② 、 配料與摻雜 配料： 供拉制硅單晶用的有多晶硅料，復(fù)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(dǎo)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 ，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(zhuǎn)換效率有比較明顯的衰減現(xiàn)象。 鎵（ Ga）的分凝系數(shù)為 ，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。但用摻鎵硅片制備的太陽能電池轉(zhuǎn)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(jì)算 摻雜方法： 硼（ B）的分凝系數(shù)為 ，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,，需要的摻入量多，故采用元素形式摻入。 摻雜量計(jì)算： ? 硼（ B）的摻入量計(jì)算： 按公式： m = M .N/κ .n 式中 : m — 摻入量 (克 ) M — 裝料量 (克 ) N — 目標(biāo)電阻率對(duì)應(yīng)的雜質(zhì)濃度 (cm3) κ — 硼的分凝系數(shù) n — 母合金的 雜質(zhì)濃度 (cm3) ? 鎵（ Ga）的摻入量計(jì)算： 按公式： W/= M/ 式中： W 裝料量 (克 ) CL0 硅熔 體 的初始 雜質(zhì) 濃度 (cm3) 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)（ cm3） ? 另有根據(jù)尚德公司提供的如下計(jì)算數(shù)據(jù)系統(tǒng)和曲 線圖進(jìn)行計(jì)算，采用數(shù)據(jù)和圖表計(jì)算，在實(shí)際應(yīng)用中比較簡(jiǎn)便，在車間生產(chǎn)中目前均采用該計(jì)算方法。顯介紹如下： x 需要摻入純 Ga 質(zhì)量 母合金的情況 雜質(zhì)元素 摩爾質(zhì)量 母合金的電阻率 P 型 B Ga N 型 P 原料表 摻雜元素 電阻率 重量 體積 原料 1 B 原料 2 B 原料 3 B 原料 4 B 原料 5 B 匯總 +00 原料 1 Ga 原料 2 Ga 原料 3 Ga 原料 4 原 料 5 匯總 +00 +00 原料 1 P
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