硅片产品知识与生产工艺

1、硅片产品知识与生产工艺 硅片生产流程硅片生产流程 硅片厂主要生产流程：硅料多晶铸锭、拉制单晶切片分选包装第一部分：多晶铸锭工段第二部分：单晶工段第三部分：切片工段第四部分：硅片产品的技术要求及分类1、多晶铸锭工序1.1、多晶工序介绍 多晶工序的作用是将原生硅料和循环硅料多晶工序的作用是将原生硅料和循环硅料在铸锭炉内生产成为多晶硅锭。在铸锭炉内生产成为多晶硅锭。多晶车间整体工序硅料分选硅料分选硅料打磨硅料打磨硅料清洗硅料清洗硅料包装硅料包装多晶铸锭多晶铸锭晶锭脱模晶锭脱模晶锭入库晶锭入库多晶装料多晶装料坩埚烧结坩埚烧结坩埚喷涂坩埚喷涂1.2多晶铸锭的生产流程多晶铸锭的生产流程1.3、DSS炉定向

2、凝固工作原理 DSSDSS（定向固化系统）能生产较大尺寸的，优质的多晶硅（定向固化系统）能生产较大尺寸的，优质的多晶硅锭（用于光伏工业领域）。锭（用于光伏工业领域）。DSSDSS的生产量很大，能在不到的生产量很大，能在不到5454个小时的时间内生产出个小时的时间内生产出430kg430kg的硅锭。在长晶期间，通的硅锭。在长晶期间，通过隔热层的提升，在热场内产生温度梯度，从而从下往上过隔热层的提升，在热场内产生温度梯度，从而从下往上定向长晶，在整个长晶过程中只有隔热层一个部件在运动，定向长晶，在整个长晶过程中只有隔热层一个部件在运动，大大减少了故障的发生，从而提高了炉子的稳定性能。大大减少了故障

3、的发生，从而提高了炉子的稳定性能。 内涂氮化硅的坩埚装入多晶硅料后放在导热性很强的石墨内涂氮化硅的坩埚装入多晶硅料后放在导热性很强的石墨块上（即所谓的定向固化块或者块上（即所谓的定向固化块或者DS-BLOCK)DS-BLOCK)。关闭炉子后。关闭炉子后排气，接通加热器电源融化硅料数小时以上。坩埚的四周排气，接通加热器电源融化硅料数小时以上。坩埚的四周有石墨加热器和隔热层。隔热层上下移动以便露出有石墨加热器和隔热层。隔热层上下移动以便露出DS-DS-BlockBlock的边缘，使热量辐射到下腔室的水冷四壁上，另外，的边缘，使热量辐射到下腔室的水冷四壁上，另外，水冷却水冷却DS-BlockDS-B

4、lock从而使坩埚内的熔融硅周围形成了一个竖从而使坩埚内的熔融硅周围形成了一个竖直温度梯度。这个梯度使坩埚内的硅料从底部开始凝固，直温度梯度。这个梯度使坩埚内的硅料从底部开始凝固，从熔体底部向顶部开始长晶。当所有的硅料都凝固后，在从熔体底部向顶部开始长晶。当所有的硅料都凝固后，在程序的控制下，硅锭需要经过退火，冷却处理以免破裂且程序的控制下，硅锭需要经过退火，冷却处理以免破裂且能将位错降到最小限度能将位错降到最小限度 。1.4多晶铸锭炉原理隔热笼加热器DS板石墨护板坩埚炉体隔热板硅熔体美国GT多晶铸锭炉1. 装炉（装料）2. 加热溶化硅材料（1621h）3. 生长（22 27h ）4. 退火处

5、理（3 4h ）5. 停炉冷却（8 13h ）GT-SOLAR DSS GT-SOLAR DSS 定向炉定向炉硬件系统硬件系统1.5坩埚喷涂坩埚喷涂坩埚喷涂是在石英坩埚内壁涂覆一层氮化硅，目的是防止硅锭粘锅和抑制坩埚杂质向硅锭扩散。1.6装料装料1.7投炉050010001500200025003000350002004006008001000120014001600t/minT/MGHA-C01020304050607080P/%籽晶厚22mm加 热 （ H e a t U p ）熔 化 （ M e l t - i n ）长 晶 （ G r o w t h ）退 火 （ A n n e a

6、l ）冷 却 （ C o o l i n g d o w n ）1.8多晶铸锭工艺流程多晶铸锭工艺流程1.9出炉冷却GT炉底部温度380时打开炉腔，冷却30小时后才能开方。ALD炉底部温度350时打开炉腔，冷却36小时后才能开方。 第三部分第三部分切片操作流程切片操作流程与原理与原理切片部硅片生产流程 硅锭开方硅锭开方 制程检验制程检验 硅块切磨硅块切磨 硅块切片硅块切片 硅块粘胶硅块粘胶 硅片清洗硅片清洗 硅片分选包装硅片分选包装 切割原理介绍 多线切割：高速运动的镀铜钢线+切削液(含具备切削能力的介质如SiC)+持续下压的工件(硅块)1、开方工序均匀喷涂于工作底板上 用硅锭专用夹具夹紧硅锭

7、 用行车吊起正放于工作底板上 多晶开方是将粘胶在工作台上的多晶硅锭加工成符合检测要求的多晶硅块的过程。 开方的工作内容包括单晶棒及多晶锭的粘接、加工、清洗、称重、检测等。使硅锭边缘距四周等距 安插护拦拧紧螺丝不得偏斜 放置2小时并填写粘接记录开方 2、制程检验流程红外检测仪WT2000制程检验主要工作是对硅块几何尺寸和电学性能进行检测。3、切磨工序 切磨主要是将已开方的多晶硅块通过去头尾及平面、倒角、滚圆操作加工成符合各项检测要求的硅块及准方棒。 去头尾磨面4、粘胶工序 粘胶工作就是将硅块使用粘胶剂粘结到工件板上，为线切工序做准备。 5、 砂浆工序 砂浆是用碳化硅微粉和悬浮液按一定比例混合而成

8、，砂浆是决定硅片切割质量的主要因素之一，浆料区域的主要工作就是为线切机配置及更换砂浆。 砂浆工序-碳化硅 目前碳化硅微粉主要为1200#和1500#为主，其呈绿色，晶体结构，硬度高，切削能力较强，化学性质稳定，导热性能好，莫氏硬度为9.2，密度一般认为是3.20g/mm3。 碳化硅中硅的含量决定碳化硅的硬度。 碳化硅的粒径大小对线切割影响很大， 但最重要的是碳化硅的颗粒形状。因为线切割时碳化硅为游离状态切割 颗粒的形状变化对切割效率及切割质量要重要影响。5、 砂浆工序 切割液的作用切割切割液性液性能能分散分散能力能力悬浮悬浮能力能力冷却冷却性能性能润滑润滑性能性能1. 悬浮能力：可以有效悬浮碳

9、化硅颗粒，提高切割效率，降低切割消耗。2. 分散能力：可以使碳化硅颗粒在与切割液混合时分布更均匀。3.润滑性能：可在硅片表面形成保护膜，降低切割阻力，并保证切割出来的成品表面光滑。4.冷却性能：可以有效的散发热量，降低切割应力。 6、线切工序 线切的作用就用多线切割机将硅棒切割成符合要求的硅片的线切的作用就用多线切割机将硅棒切割成符合要求的硅片的过程。过程。工作原理：工作原理： 线切割是由导轮带动细钢线高速运转，由钢线带动砂浆形成研磨的切割方式。在线切割机的切割过程中，悬浮液夹裹着碳化硅磨料喷落在细钢线组成的线网上，依赖于细钢线的高速运动，把研磨液运送到切割区，对紧压在线网上的工件进行研磨式切割，1）切割结束后，检查是否切透，若未切透则设置参数继续切割2）切透后，先按低速上升键，观察线网是否被余胶勾住，如有勾住则停下用手按掉，全部不粘线网时则按自动慢速上升3）用开口扳手将夹紧螺丝拧松4）用卸棒车卸下工