【正文】 轉(zhuǎn)換效率為12%）。據(jù)統(tǒng)計，從1998—2004年，國際太陽能光伏電池的市場一直保持高速增長的態(tài)勢，年平均增長速度達到30%，預計到2010年，仍將保持至少25%的增長速度。美國、歐洲、日本都制定了大力促進本國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，我國也于2005年3月份通過了《可再生能源法》。制作電力電子器件，是區(qū)熔單晶硅的傳統(tǒng)市場，也是本項目產(chǎn)品的市場基礎(chǔ)。飛速發(fā)展的電力電子被稱為“硅片引起的第二次革命”，大多數(shù)電力電子器件是用區(qū)熔單晶硅制作的。 多晶硅的用途主要包括以下幾個方面。在化學活性方面，兩者的差異極小。多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。 　　多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。電子工業(yè)中廣泛用于制造半導體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎(chǔ)材料。高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的化學活潑性，能與幾乎任何材料作用。加熱至800℃以上即有延性，1300℃時顯出明顯變形。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸。熔點1410℃。polycrystalline silicon 　　性質(zhì)：灰色金屬光澤。外延片是在硅單晶片襯底（或尖晶石、藍寶石等絕緣襯底）上外延生長硅單晶薄層而制成，大量用于制造雙極型集成電路、高頻晶體管、小功率晶體管等器件。外延片襯底單晶也用直拉法生產(chǎn)。由于含氧量高,直拉單晶機械強度較好。大量區(qū)熔單晶用于制造高壓整流器、晶體閘流管、高壓晶體管等器件。區(qū)熔單晶不受坩堝污染，純度較高，適于生產(chǎn)電阻率高于20歐?厘米的N型硅單晶（包括中子嬗變摻雜單晶）和高阻 P型硅單晶。熱加工過程中，硅單晶微缺陷間的相互作用及變化直接影響集成電路的成敗。在無位錯硅單晶中還存在雜質(zhì)原子、空位團、自間隙原子團、氧碳或其他雜質(zhì)的沉淀物等微缺陷。晶體缺陷 　生產(chǎn)電子器件用的硅單晶除對位錯密度有一定限制外，不允許有小角度晶界、位錯排、星形結(jié)構(gòu)等缺陷存在。 　　晶向與晶向偏離度 　常用的單晶晶向多為 (111)和(100)（見圖）。非平衡載流子壽命同器件放大倍數(shù)、反向電流和開關(guān)特性等均有關(guān)系。它直接影響器件參數(shù)的一致性和成品率。由于雜質(zhì)分布不勻，電阻率也不均勻。P型單晶多摻硼，N型單晶多摻磷,外延片襯底用N型單晶摻銻或砷。 　　硅單晶的主要技術(shù)參數(shù) 　硅單晶主要技術(shù)參數(shù)有導電類型、電阻率與均勻度、非平衡載流子壽命、晶向與晶向偏離度、晶體缺陷等。在平面型硅器件制造中可以用氧化膜實現(xiàn)PN結(jié)表面鈍化和保護，還可以形成金屬氧化物半導體結(jié)構(gòu),制造MOS場效應(yīng)晶體管和集成電路。熱導率較大。本征電阻率在室溫(300K)105歐?厘米,摻雜后電阻率可控制在104～104 歐?厘米的寬廣范圍內(nèi)，能滿足制造各種器件的需要。禁帶寬度適中。直拉硅單晶氧含量在5～40ppm范圍內(nèi)；區(qū)熔硅單晶氧含量可低于1ppm。硅中氧含量甚高。硅中碳含量較高，低于1ppm者可認為是低碳單晶。拉制單晶時要摻入一定量的電活性雜質(zhì)，以獲得所要求的導電類型和電阻率。用多晶硅制造太陽電池的技術(shù)已經(jīng)成熟；無定形非晶硅膜的研究進展迅速；非晶硅太陽電池開始進入市場。80年代初全世界多晶硅產(chǎn)量已達2500噸。硅整流器與硅閘流管的問世促使硅材料的生產(chǎn)一躍而居半導體材料的首位。對硅中微量雜質(zhì)又經(jīng)過一段時間的探索后，氫還原三氯氫硅法成為一種主要的方法。1955年開始采用鋅還原四氯化硅法生產(chǎn)純硅，但不能滿足制造晶體管的要求。1952年用直拉法(CZ)培育硅單晶成功。所用的硅純度很低又非單晶體。 　　在研究和生產(chǎn)中，硅材料與硅器件相互促進。n多晶硅生產(chǎn)工藝和反應(yīng)原理第一節(jié) 重要的半導體材料，化學元素符號Si，電子工業(yè)上使用的硅應(yīng)具有高純度和優(yōu)良的電學和機械等性能。硅是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的半導體材料，它的產(chǎn)量和用量標志著一個國家的電子工業(yè)水平。在第二次世界大戰(zhàn)中，開始用硅制作雷達的高頻晶體檢波器。1950年制出第一只硅晶體管，提高了人們制備優(yōu)質(zhì)硅單晶的興趣。1953年又研究出無坩堝區(qū)域熔化法(FZ)，既可進行物理提純又能拉制單晶。1956年研究成功氫還原三氯氫硅法。到1960年，用這種方法進行工業(yè)生產(chǎn)已具規(guī)模。60年代硅外延生長單晶技術(shù)和硅平面工藝的出現(xiàn)，不但使硅晶體管制造技術(shù)趨于成熟，而且促使集成電路迅速發(fā)展。硅還是有前途的太陽電池材料之一。 　　化學成分 　硅是元素半導體。重金屬銅、金、鐵等和非金屬碳都是極有害的雜質(zhì)，它們的存在會使PN結(jié)性能變壞。碳含量超過3ppm時其有害作用已較顯著。氧的存在有益也有害。 　　硅的性質(zhì) 　硅具有優(yōu)良的半導體電學性質(zhì)。載流子遷移率較高，電子遷移率為1350厘米2/伏?秒，空穴遷移率為480厘米2/伏?秒。硅單晶的非平衡少數(shù)載流子壽命較長,在幾十微秒至1毫秒之間。化學性質(zhì)穩(wěn)定，又易于形成穩(wěn)定的熱氧化膜。上述性質(zhì)使PN結(jié)具有良好特性，使硅器件具有耐高壓、反向漏電流小、效率高、使用壽命長、可靠性好、熱傳導好，并能在200高溫下運行等優(yōu)點。 　　導電類型 　導電類型由摻入的施主或受主雜質(zhì)決定。 　　電阻率與均勻度 　拉制單晶時摻入一定雜質(zhì)以控制單晶的電阻率。電阻率均勻性包括縱向電阻率均勻度、斷面電阻率均勻度和微區(qū)電阻率均勻度。 　　非平衡載流子壽命 　光照或電注入產(chǎn)生的附加電子和空穴瞬即復合而消失，它們平均存在的時間稱為非平衡載流子的壽命。壽命值又間接地反映硅單晶的純度，存在重金屬雜質(zhì)會使壽命值大大降低。晶體的軸與晶體方向不吻合時，其偏離的角度稱為晶向偏離度。 位錯密度低于 200/厘米2者稱為無位錯單晶，無位錯硅單晶占產(chǎn)量的大多數(shù)。微缺陷集合成圈狀或螺旋狀者稱為旋渦缺陷。 　　類型和應(yīng)用 　硅單晶按拉制方法不同分為無坩堝區(qū)熔(FZ)單晶與有坩堝直拉(CZ)單晶。由于含氧量低，區(qū)熔單晶機械強度較差。直接法易于獲得大直徑單晶，但純度低于區(qū)熔單晶，適于生產(chǎn)20歐?厘米以下的硅單晶。大量直拉單晶用于制造MOS集成電路、大功率晶體管等器件。硅單晶商品多制成拋光片，但對FZ單晶片與CZ單晶片須加以區(qū)別。