顺大半导体发展有限企业太阳能用硅单晶片生产技术

顺大半导体发展有限企业太阳能用

硅单晶片生产技术

目录

一、硅片生产工艺中使用的重要原辅材料

1、拉制单晶用的原辅材料，设备和部件：

2、供硅片生产用的原辅材料，设备和部件：

二、硅片生产工艺技术

1、硅单晶生产部

（1）、腐蚀清洗工序生产工艺技术

对处理后原材料质量规定

（2）、腐蚀清洗生产工艺流程

①多晶硅块料，复拉料和头，尾料处理工艺流程

②边皮料酸碱清洗处理工艺流程

③期底料酸清洗处理工艺流程

④废片日勺清洗处理工艺流程

（3）、硅单晶生长工艺技术

（4）、单晶生长中的必备条件和规定

①单晶炉

②配料与掺杂

（5）,单晶生长工艺参数选择

（6）、质量目H勺：

(7)、硅单晶生长工艺流程

2、硅片生产部

(1)、硅片加工生产工艺技术

(2)、硅片加工工艺中的必备条件和规定

①切割机

②切割浆液

(3)、质量目口勺

(4)、硅片加工工艺技术流程

①开方锭生产工艺流程

②切片生产工艺流程

(5)、硅片尺寸和性能参数检测

前言

江苏顺大半导体发展有限企业座落于漂亮的高邮湖畔。企业始创

生产太阳能电池用多种尺寸的单晶和多晶硅片。拥有国内先进H勺拉制

单晶设备104台，全自动单晶炉112台。年产量可到达XXXX吨。

拥有大型先进的线切割设备X义X台。并且和无锡尚德形成了合作联

盟（伙伴），每X可以向尚德提供XXX硅单晶片。同步河北晶于2023

年，占地面积XXXX。企业目前有XXX名员工，从事澳、南京

等光伏组件企业都和顺大形成了长年的合作关系。为了企业口勺深入发

展，扩大产业链，处理硅单晶的上下游产品口勺供需关系，2023年在

扬州投资多晶硅项目，投资规模到达XX亿。工程分两期建设，总规

模年产多晶硅6000吨。2023年终首期工程已经正式投入批量生产，

年产多晶硅X义X吨。

太阳能用硅片生产工艺十分复杂，要通过几十道工序才能完

毕，只有发挥团体精神才能保证硅片的最终质量。编写该篇壮大

资料日勺目日勺：首先让大家理解整个硅片生产过程，更重要的是让

各生产工序中的每一位操作人员明确自己日勺职责，更自觉地按操

作规程和规范做好本职工作，为顺大半导体发展有限企业的发展,

尽自己的一份力量。

硅片生产工艺中使用的重要原辅材料和设备

1、拉制单晶硅生产部

（1）、供单晶生产用的原辅材料质量规定和验收：

1）原料：多晶硅，边皮料，锅底料，复拉料（包括头尾料）

以及废硅片料等构成。

拉直太阳能电池硅单晶用的原材料纯度，质量以及决定太阳能电

池的性能和转换效率。为此，对多晶硅等原材料来源，纯度，外观形

貌和后处理工序中物料洁净处理质量等因应具有严格日勺规定并制定

出对应的厂内原则。

原料，尤其是多晶硅进厂时应按下列程序进行验收：产品厂家，

产品分析单，包装袋有无破损。

自家企业采用西门子法生产的多晶硅，经实际应用证明，具有比

较高的纯度，质量可靠。

边皮料，锅底料，复拉料，头尾料以及废片料等均来自本单晶和

硅片各生产工序。进洗料库时，应按如下所列规定进行检查和验收。

表1对原材料质量规定

质量要求来源

内在质量外观

多晶硅电阻率:N型叁50c.em银灰色，表面无氮化硅顺大企业

P型：工50Q.cm膜，硅芯与晶体生长成

一体

边皮料质量与单晶相似与否会有粘股存在开方整形口勺下脚

料

锅底料按电阻率分档有无石英渣及夹杂物单晶生产工艺

复拉料头质量与单晶相似表面有无污物单晶生产工艺

尾料

废片料质量与单晶相似有无砂浆表面夹杂物切片工艺

•辅助材料：

用于腐蚀清洗珪原料和单晶棒料的化学试剂以及掺杂剂（杂质元

素）等质量规定如表2所示:

表2化学试剂口勺质量规定

规定质量规定状态备注

名称

HF（氢氟酸）分析纯液杰安全寄存

HN03（硝酸）分析纯浓度液杰安全寄存

>55%

KOH（氢氧化钾）分析纯液态或固态安全寄存

NA0I1（氢氧化钠）分析纯液态或固态安全寄存

无水乙醇分析纯液杰安全寄存

（2）、供单晶生产需要的重要部件：

•籽晶与籽晶夹头：由两种材料制成。

表3籽晶与籽晶夹头日勺材质和尺寸

部件名称材料尺寸(mm4)来源

籽晶无位错硅单晶100x100x130外协加工

4)170.5x150自加工

金属铝根据籽晶尺寸定外协加工

籽晶夹头

高纯高强度石根据籽晶尺寸定外协加工

墨

籽晶在使用前需要通过5；1HF和HN03混合液轻腐蚀,

清洗，烘干后用塑料袋装好备用。籽晶需要延续用多次时，表面有

污物，需要腐蚀时，只能腐蚀籽品下部，以免变化固定夹头部的尺

寸。

•对石墨，碳毡等材料的重要部件：

对石墨，碳毡等材料的质量规定：

石墨和碳毡重要是用作加热，隔热，保温等部件材料根据部件

的用途，对其质量规定也有所不一样。

用于制备加热器，反射板，导流筒，出烟，用埸轴等部件日勺石墨

材质应具有致密度好，机械强度高，纯度高，灰分少等特点日勺等静压

石墨材料，在工作期间性能稳定。假如材料经高温氯化煨烧，质量就

更好了。

用于制备保温筒，保温盖，炉盘等部件应具有纯度比较高和灰分比

较少的中粗石墨材料。

•重要部件用石墨材料质量参数：

表4对石墨材质的规定

7^^定质量要求

名称、\来源

加热器致密度好，机械强度高，纯度高，灰分外协

少，性能稳定

致密度好，机械强度高，纯度高，灰分外协

导流筒

少，性能稳定

堪堪托致密度好，机械强度高，纯度高，灰分外协

少，性能稳定

堪堪轴致密度好，机械强度高，纯度高，灰分外协

少

反射板致密度好，机械强度高，纯度高，灰分外协

少，性能稳定，

保温筒中粗构造，机械强度比较高，纯度高，外协

灰分比较少，性能稳定

加热器：根据单晶炉的炉型，设计了并且目前正在采用和运行

日勺有三种尺寸日勺所有由高机械强度，纯度比较高日勺石墨材质加工日勺:

17英寸加热器，拉制6英寸单晶，

18英寸加热器，拉制6英寸单晶，

20英寸加热器，拉制6或8英寸单晶，

重要部件构造如下：

反射板：双层石墨夹碳毡层构造，

导流筒：双层石墨夹碳毡层构造，

烟:三瓣构造，

用烟轴，与金属用埸轴直径尺寸相似，长度根据规定而定。

上述部件所有由高机械强度，纯度比较高，灰分少的石墨材质加工

而成日勺。

•石英生烟：

石英用烟直接与多晶硅料接触，并伴随单晶生长过程在高温下经

受长时间时烘烤并与硅熔体发生反应和溶解，因此，应具有耐高温，

坯料（二氧化硅）纯度高，和外形尺寸原则，无气泡，无黑点等质量特

点。根据大装料量单晶生长工艺规定，在石英坨蜗内壁还规定涂有均

匀的耐高温氧化钢膜。

根据本炉型配置了17,18和20英寸三种原则尺寸的石英用烟。

验收时尤其注意检察：外形尺寸与否原则，与否存在气泡，黑点,

破损，边缘损伤等缺陷。

■掺杂剂（杂质元素）和液氨：

用于单晶生长工艺中H勺化学试剂，掺杂剂（杂质元素）和液氟（Ar）

等质量规定如表5所示;

表5掺杂剂（杂质元素）和液氤等质量规定

质量规定状态备注

名称

硼（B）299.999%晶体状或粉末状注意保留

喙(Ga)299.999%常温下为液态冰厢内保留

母合金（P型）电阻率力10"。.5固态注意保留

无水乙醇分析纯液态安全寄存

液氨（Ar）>99.99%液态液氮罐寄存

（3）、供单晶生产需要的设备:

­供腐蚀清洗工序需要的设备

表6腐蚀清洗硅原料和单晶棒料日勺设备

超声清洗槽SGT28-3600清洗硅原料3台备注

超声清洗槽HTA清洗硅原料2台

烘箱DY—08-16烘干硅原料1台自制8台

离心热风脱功率3000W烘干硅原料4台

水机

通风橱二工位酸腐蚀料2台

磴腐蚀槽可加热妾120°C腐蚀边皮料2台

酸腐蚀罐非原则酸腐烟底料若干

（4）、供硅单晶生产需要的重要设备:

表7生产单晶用设备

型号和参数功能数量备注

名篇、

（台）

单晶炉可配置18和20英寸热场拉制单晶112汉宏企业生产

单晶炉可配置18和20英寸热场拉制单晶86晶运通企业生

产

单晶炉配置17英寸热场拉制单晶22晶运通企业生

产

单晶炉可配置18和20英寸热场拉制单晶4天龙企业

带锯锯片厚度。.7mm,刀速3mm/截断单晶2外购

分棒

红外测试470FT-IR测氧碳含1进口

仪量

电阻率测4探针测单晶电1广洲生产

试仪阻率

型号测试测晶体导2广洲生产

仪电型号

2、硅片生产部

（1）、供硅片生产需要的辅助材料;

表8供硅片生产需要日勺原辅材料

质量要求功能备注

名称

无水已醇分析纯清洁处理

K0H（氢氧化钾）分析纯腐蚀晶锭安全寄存

NA0H（氢氧化钠）分析纯腐蚀晶锭安全寄存

切削液（聚本醇）含水量＜5%,导电率＜0.5Q配磨砂浆液

cm

清洗液硅片清洗专用清洗切割片

热溶胶软化温度MOOt沾开方锭

A.B胶WALTECH企业生产沽线切割锭

磨砂1500*(8um)配磨砂浆料

切割金属线线径120Um切割

砂轮片厚度0.22mm8英寸锭开方

滚磨砂轮配有三种粒径：滚磨开方锭

150*,270*,300*

切削液配制切削液：磨砂=1.17:1线切割用加工部配制

(2)、供硅片生产用的重要设备:

表9生产硅片需要口勺设备

型号和参数功能数最备注

设备名或、

(台)

粘棒机带加热＞400'1装置粘接开方锭3

线切割机HCT-Shaping切割开方锭66台瑞士产

滚磨机SINUMERK-802C滚磨开方锭3

开方机外圆切割8英寸锭开方2

线切割机NTC-nippeiToyama切割硅片70日产

超声清洗机TCH-7,8共位清洗切割硅片4

网式电阻炉WL-1型烘干硅片10

马弗炉热，处理消除热施主2

硅片厚度测试仪MS203测硅片厚度

电阻率测试仪MS203测硅片电阻率

弯曲度测试仪测硅片弯曲度

硅单晶生产部

二、硅片生产工艺技术

(1)、腐蚀清洗工序生产工艺技术

•对腐蚀清洗工序规定

物料来源不一样，摆放有序，以免出现混料事故，

洗料间严禁采用金属制品用品，

洗料间常常打扫，随时保持清洁。

•安全防护：

在处理工艺中会使用大量强酸(HF,HNO3)和强磴(KOH,NaOH)

等物质。这些物质定人身具有很大伤害作用，一定要有安全防护意识,

严防与强酸和强磴与人体皮肤和指甲接触。进行硅料酸腐蚀时，操作

人员一定在通风橱内操作。操作人员在进入操作间前必须穿好工作服

和工作鞋（胶胶），带好工作冒，胶皮手套和眼镜等防护等。一旦出

现事故，应及时用水冲洗等进行初步处理，同步通报有关领导。

提供应拉制硅单晶用的原材料来源不一样，计有我司采用西门子

法生产H勺多晶硅，硅片生产过程中切下的边皮料，复拉料，单晶棒的

头尾料以及烟底料等。由于在运送，加工等过程中，其表面沾污或沾

接某些其他物质，对硅单晶正常生长会导致极为不利的影响。为此作

为制备硅单晶用的原材料，在进入单晶生长工序后，对其表面需要进

行严格口勺去污处理（用去离子水冲洗或丙酮和无水乙醇擦）。

根据原材料来源不一样，表面状态和污染状况皆不相似，故对来

源不一样的原料应采用分别单独处理工艺。

•对处理后原材料质量规定：

表面光亮，无斑点（包括酸斑），无印迹（包括手印），

无黄色酸斑，无夹杂物等。

（2）、腐蚀清洗生产工艺流程

①、多晶硅块料，复拉料和头，尾料处理工艺流程多晶硅块料

复拉，头尾料多晶硅块料

A

腐蚀过程物料表面酸腐蚀HF+HNO3(1:5)

不能与空气接触

|水冲洗两遍「电阻215兆。

酸液环境保护处理去离子水

频率为3600Hz低频超声电阻215兆C

两遍清洗去离子水

水温60℃高频超声电阻215兆Q

三遍清洗去离子水，60℃

在相对洁净烘干烘箱温度70（）C,25小时

间内进行

包装

在相对洁净间采用双层塑料密封包装

内进行

②、边皮料酸碱清洗处理工艺流程

60℃温水泡

KOH(NaOH),120℃

水冲洗自来水

HF+HNOa(1：5)

电阻210MQ

去离子水

电阻210MQ

两遍清洗去离子水

水温60℃-高频超声电阻210M。

三遍清洗去离子水，60℃

在相对洁净烘干温度70。。21小时

间内进行

采用双层塑料密封包装

③、期底料酸清洗处理工艺流程

氓底料

电阻率分挡r选出PN结料

_JL

打磨一清除料表面石英渣

时间达50・60小呼）酸泡HF,浓度50%

深入清除石英渣

用水（通过处理BU废水）

HF+HNO3（1：5）

，.阻21。兆C

水冲洗两遍

酸液环境保瓶例去离子水

频率为3600Hz低频超声两遍清X电阻210兆。

去离子水

水温60。（：-’高频超声电阻210兆Q

三遍清洗去离子水，60℃

在相对洁净"-1离心热风甩干「烘干温度70℃,>1小时

间内进行

包装采用双层塑料密封包装

提议:

•烟底料通过HF酸镀泡后不应采用气味很浓日勺中水冲洗，而

应改为自来水，最佳为去离子水。

④、废片的清洗处理工艺流程

搅拌

电阻210兆Q去离子水

酸液环境保护处理搅拌

磴腐蚀,KOH,搅拌

水冲洗.一一电阻210兆。去离子水

°搅拌

G心热风甩—一一烘干温度70，)C,21小时

包装"双层塑料袋封装

提议：1废片清洗互相沾接，难于清洗洁净。提议清洗处理后的废片最佳用作

铸锭料或复拉后作为直拉单晶原料。

2该种废片应在原地通过初步清洗处理。

(3)、硅单晶生长工艺技术

太阳能用硅单晶一般都采用出J直拉法制备的。该措施也称有用埸

法，为波兰科学家JCzochralski于1923年发明H勺，故又称切克拉

斯基法，简称为CZ法。于1950年美国科学家G.K.Toal和J.B.

Little将该措施成功地移植到拉制错单晶上。之后又被G.K.Teal

移植到拉制硅单晶上。I960年Dash采用缩径措施拉制出无位错硅单

晶。

该措施W、J重要特点：

a、设备相对简朴，便于操作和掺杂以便。

b^可拉制大直径单晶，⑦200mm和0300mm单晶已经商品化生

产,更大直径的单晶，如①400mm单晶的制备正在研究中。

C、由于单晶氧含量高，机械强度优秀，适于制造半导体器件。

局限性之处：由于物料与石英用烟发生化学反应，使硅熔体受到污

染，单晶日勺纯度受到影响。

（4）、供单晶生产中需要的条件和规定

①、单晶炉：单晶硅棒是在单晶炉内生长日勺，我司既有不一样

型号和尺寸的，供拉制6英寸和供拉制8英寸单晶的单晶炉合计216

台并所有配有带过漉网的70型真空机械泵。：

•加热系统（热场）

热场系统构成的部件：它是由石墨加热器，石墨用烟，保温筒，

保温盖板，石墨电极，梅花托以及导流筒（热屏）等部件配置而成。

根据既有炉型配置了17英寸，18英寸和20英寸三种不一样尺寸

的热系统，并所有配置了导流筒（热屏）。导流筒（热屏）有多层（两

层石墨中间夹一层碳毡），单层二种一在单层中构造上又分单节和两

节的。

附有导流筒的热系统是近年来伴随单晶直径不停增大，加料量

不停增长而兴起的，并已被众多单品厂家所接受的热场。其最大口勺

特点：

⑴、减少热辐射和热量损失，可减少热功率25%左右。

（2）、由于热屏对炉热的屏蔽使热场的轴向温度梯度增大，为提高

单晶生长速度发明条件。

⑶、减少热对流，加紧蒸发气体从熔体表面挥发，对减少单晶氧

含量十分有利。

•配置的热场应附和如下规定：

配置成功的热场不仅要保持熔体和晶体生长所需要的，合适时

轴向温度梯度和径向温度梯度，并且又能得到比较低日勺所需要的加

热功率和具有比较高日勺成晶率。同步还要考虑气流日勺合理走向，以

便减少杂质沾污和保证有一种良好的单晶生长环境。除此之外，还

可以符合由生产实际经验得出时，对引晶和晶体生长十分重要的参

照数据：

当加热到达化料功率时电压不能超过60伏。

加热器上开口与液面距离：25〜30mm

导流筒下沿与熔体液面距离：25〜30mm

导流筒内层与晶体外表面距离：25〜30mm

•石英寿堪：配置了与热系统二种尺寸相对应的，内表面涂有高

纯度，耐高温氧化钢日勺石英用烟，其装料量分别如下：

17英寸热系统，配置17英寸石英坨埸，装料量55公斤，

18英寸热系统，配置18英寸石英均现，装料量60公斤，

20英寸热系统，配置20英寸石英用烟，装料量95公斤，

②、配料与掺杂

•配料：

供拉制硅单晶用的有多晶硅料，复拉料，期底料头，尾

料等四种。上述几种原料的配置根据企业规定和客户需要而定。

•掺杂：

掺杂剂（掺杂元素）的选择

根据客户需要，目前我司生产时均为P型导电日勺硅单晶材料。合适

的掺杂元素为硼（B和线（Ga）o

硼（B）的分凝系数为0.8,制得日勺单晶轴向和径向电阻率分布

均比较均匀，因此，硼是最为理想的掺杂元素。但用掺硼硅片制备的

太阳能电池转换效率有比较明显日勺衰减现象。

钱（Ga）日勺分凝系数为0.008,由于分凝系数非常小，其在晶体

中分布日勺均匀性很差，单晶头尾电阻率差异比较大，作为掺杂剂而言

是十分不理想的。但用掺铉硅片制备口勺太阳能电池转换效率衰减现象

很小，因此器件厂家（尚德企业）规定提供掺银硅片。故选择钱作为

掺杂剂。

•掺杂措施和掺杂量计算

掺杂措施：

硼（B）日勺分凝系数为0.8,需要的掺入量比较少。为保证称量的

精确性，多采用硼和硅母合金的形式掺入。钱（Ga）的分凝系数为

0.008,,需要n勺掺入量多，故采用元素形式掺入。

掺杂量计算：

♦硼（B）的掺入量计算：

按公式：m=M.N/K.n

式中：m—掺入量（克）

M-装料量（克）

N-目的电阻率对应日勺杂质浓度（cm3）

K-硼日勺分凝系数

n-母合金的杂质浓度（cm?

•钱（Ga）的掺入量计算：

按公式：W/d.CL0=M/A.No

式中：W-装料量（克）

C,.o-硅熔体日勺初始杂质浓度（cnf3）

A-掺杂元素的原子量

D—硅的|比重

掺杂元素欧I重量（克）

No-阿佛伽得罗常数（6.023x1023ci/）

•另有根据尚德企业提供的如下计算数据系统和曲线图进行计算，

采用数据和图表计算，在实际应用中比较简便，在车间生产中目前均

采用该计算措施。显简介如下:

需要掺入纯Ga质量

0.

母合金H勺状况

杂质元素摩尔质量母合金的电阻率

P型B10.81103.0000

Ga69.72300.5000

N型P30.97380.0020

原料表

掺杂元素电阻率重量体积

原料1B1.00000.00000.0000

原料2B1.00000.00000.0000

原料3B1.00000.00000.0000

原料4B1.00000.00000.0000

原料-5B1.00000.00000.0000

汇总0.00E+00O.(X)

原料1Ga1.00000.00000.0000

原料2Ga10.00000.00000.0000

原料3Ga10.00000.00000.0000

原料4原料510.00000.00000.0000

10000000CW00000

汇总0.00E+000.00E+00

原料1P100.000012.00005150.2146

原料•2P100.000012.00005150.2146

原料3P100.000012.(X)(X)5150.2146

原料4P100.000012.00005150.2146

原料5P100.000012.00005150.2146

汇总0.00E+002.58E+04

总汇总0.000025751.0730

(2.70)

WW虐纵R分布

（5）、单晶生长工艺参数选择

选择合适生长工艺参数既能保证生长单晶的质量又能获得比较

高的生产效率，是件十分重要工作，应给以重视。并企业在选择工艺

参数时既考虑了需要，又根据既有日勺设备详细条件而确定如下工艺参

数：

晶体转速：12rpm（转/分）

生烟转速：8rpm（转/分）

炉室压力：15〜20毛

化料功率：过热应不超过35汕勺引晶功率

缩径直径：3〜3.5mm（17/8英寸石英用烟）

3.5〜4.0mm（20英寸石英用烟）

缩径长度：^＞100mmo

（6）、质量目的:

根据客户对产品规定，目前重要生产直径6英寸掺线的P型导电型

号和＜100＞晶向的的硅单晶。

质量目的的制定是根据现时太阳能电池对硅材料质量规定和单晶

生长工艺条件而制定口勺。详细指标如下：

检测项目技术参数规定

直径与偏差153±lmm

导电型号P型

晶向<100>

掺硼：1〜3Q.cm

电隹率

掺钱:0.5〜1,2〜4,3〜6Q.cm

氧含量（0）^1.0X1018/cm3

碳含量（C）W5X-

少子受命210us

晶体缺陷无位错

成品率>75%

有关黑心片的问题是目前太阳能行业中最为关怀日勺话题，但现时

对其形成原因尚未查明，还没有获得消除或减少出现黑心片几率的有

效措施。故临时条件不具有，不能列入质量指标。

(7)、硅单晶生长工艺流程

复拉料，埸底料装料多晶硅，头尾料

固定籽晶籽晶

Ar气（40升/分）a

籽晶下降烘烤

待熔接光环出现

稳定10分钟引晶

采用平肩

控径精度±1mm

0

<—

收尾长度2100mm

长度150〜300mm

截断

头尾料分段锭条

电阻率，氧碳含量T参普种测

[一描]

(8)、单晶生长工艺流程简述

■装料：将配制好的多晶硅料装入石英培期内，应注意尽量防

止带有比较锐利日勺块料棱角顶住石英生埸内壁，产生的应力会导致石

英时烟加热时破裂。此外，多晶硅块应尽量码成凸起形，这样可以防

止或减少在熔化过程中出现珀塔边“挂料”或“搭桥”现象。

•加热化料：待炉室压力调整到2.66X103Pa后.按设计程序开

始加热。在加热过程应尽量不要过热太多，以防止对石英坤摒导致损

伤。还要注意防止出现挂料和搭桥现象。如出现这种状况应及时减少

烟位，升高温度使其缓慢烘烤熔化掉。这样做是有代价的，挂料或搭

桥是消除了，但石英生埸在高温下进行长时间日勺烘烤，会加速石英生

堪与硅日勺反应，其成果不仅硅熔体受到污染，还会对石英用埸导致极

大损伤。

•籽晶熔接和引晶：待物料完全熔化后，调整Ar气流量(40升

/分）和炉室压力，使其到达设定的减压拉晶工艺规定。将熔体的温

度调整到拉晶时所需要的温度并在此温度下稳定22小时（视加料量

而定），在籽晶与熔体熔接前，先将籽晶降到离液面约3-5cm处，使

其在该温度下进行烘烤，以减少籽晶与熔体间的温度差。

当熔体温度稳定后开始引晶，将籽晶缓慢地下降并与硅熔体少许

接触，假如发现籽晶与熔体接触处未出现光环，意味引晶温度偏低，

状况相反，当熔体接触处立即出现光环，并且不停扩大，则意味引晶

温度偏高，均应及时减少熔体温度。合适日勺引晶温度，是在籽晶与熔

体接触处会籽晶作为逐渐出现圆形光环，并且光环的尺寸缓慢地扩

大，逐渐地变得愈加明显，这意味着籽晶表面部分被熔体熔解。此时

应少许减少熔体温度，并保持一定期间（5T0分钟）后可提高籽晶,

开始引晶。

•缩径：缩径是保证获得无位错单晶日勺关键原因.为了使籽晶中

的位错充足排除晶体体外，被广泛应用于＜100＞和＜111＞晶向内缩

径三大基本要素为：

a、籽晶提高速度要快，

b、缩径要细（视加量而定），一般为3.0〜3.5,

C、要有一定的I长度，2100mm,

＜100＞和Vlll＞晶向重要沿｛111｝滑移延伸。这些滑移面是倾斜

或垂直于晶体生长轴的。任何一种位错都横卧在｛111｝滑移面上并

经一定缩颈长度后会逐渐被排除到晶体表面。

•放肩和转肩：当缩颈到达足够长度，并判断缩颈部分棱线清晰

不停时，可采用减少拉速（0.35~0.45mm/分）或采用少许减少温度

的措施，使细径逐渐长大，直至生长到所规定日勺直径，该过程称之为

放肩。放出肩的形状一般有两种，即平肩和锥形肩，也称快放肩和慢

放肩。目前一般多采用快放肩，以减少切去肩部的损失，提高晶体的

运用率。

■转肩：当晶体生长到达设定日勺直径前，即可开始转肩，由于转

肩需要一种过程，在此过程中晶体仍在长大。假如生长到设定的直径

尺寸时才意识到开始转肩，则转肩完毕后的晶体直径已经超过了所规

定的直径尺寸。

目前转肩多采用迅速提高拉速的措施来完毕。逐渐将拉速提高到

120—180mm/小时。当光环逐渐出现并有将晶体包围的趋势时，开始

逐渐减少拉速，直至光环将晶体所有包围住时，调整坤堀上升速度，

开始开用烟。待单晶生长工艺比较稳定后，投入等径控制和补温程序,

单晶进入等径生长工艺。

­等径生长和收尾：

•等径生长：单晶进入等径生长时，采用等径系统进行控制。假

如晶体和坨烟直径比和补温程序设计的合适，可保证晶体等径生长一

直到收尾前。等径精度可到达±1mm。

单晶在等径生长过程中应注意对晶体生长界面的控制。进入等径

生长后生长界面是逐渐由凸变平，进而控制成微凹状。保持这种生长

界面不仅有助于单晶生长，尚有助于减少单晶中微缺陷密度。

要随时注意观测晶体生长状况。如发现晶体“断线”应仔细观测

儿条棱线断掉的原因，一般认为：儿条棱线同步断掉，很也许是温度

和热场不合适，反之则很有也许是杂质和其他原因引起的。

•收尾：晶体等径生长完毕后进入收尾程序。所谓收尾就是将晶

体的尾端拉制成圆锥形的细尾巴，尾端越细，越长越好。收尾的作用

是防止位错反延伸。通过收尾位错会完全排出在晶体表面。假如不采

用收尾工艺或收尾失败，则位错会沿攀移晶体尾部向上攀移，其长度

一般为晶体时一种直径，损失惨重。

2、硅片生产部

(1)、硅片加工生产工艺技术

硅片加工工艺有称改形工艺，即将硅锭加工成具有规定几何尺寸

的，满足太阳能等器件需要的硅片c获得精确的加T尺寸和完美表面

态的硅片，是人们一直追求的目的。为到达此目的难度很大，这不仅

需要有对应的先进向加工技术和设备，又由于加工工序长，还需要具

有一套完整的质量管理体系。

硅片口勺质量是影响太阳能电池转换效率和加工成本口勺极为重要原

因之一，也代表着我司整体硅材料的生产水平和形象。

(2)、硅片加工工艺中的必备条件和规定

①、切割机

伴随半导体器件口勺迅速发展，半导体材料口勺制备技术和加工技术

以及采用的设备等也同步在发展。如硅片切割由外圆，发展到内圆，

而今几乎所有的硅片生产厂家都采用先进日勺线切割机切割生产硅片，其

特点：

•生产效率高，一次配棒可生产数百枚硅片，

•采用的线径尺寸小，切割的锭料损失少，

・硅片表面损伤小，一般为砂浆粒径近1倍，

・硅片表面无刀痕等

开方用日勺线切割机(HCT-Sh叩ing)配有直径为0.250mm口勺金属线，

切割速度为0.8mm/min,一次最多可生产25根方锭。

用于加工硅片的日产线切割机(NTC-Nipei)配有线径为0.120mm

的金属线，切割速度为().34mm/min

②、切割浆液配制和规定

开方用切割浆液是由牌号PEG304硅切削液与碳化硅粉按L1：I比

例配置而成的。

切割用浆液是由牌号PEG301硅切削液与粒径为15()()井(8um)碳

化硅粉按1.1：1比例配置而成的。

为保证浆液质量对硅切削液口勺水含量，电导率以及碳化硅粉粒径

分布均匀性等.均有比较严格规定。

聚本醇水含量＜0.5%,导电率

⑶、质量目的：

技术参数技术指标

晶向：<100>

电阻率（U.cm）：掺钱：0.5〜6.0

分三档:0.5〜3.0;2.0〜4.0;3.0〜

导电型号：6.0

硅片尺寸（加0：P（空穴导电）

厚度⑴m）：125X125mm

TV(Mn):200±20um

TTV(Mm):W20

BOW（弯曲度）（呵:W50

缺陷：W50

无划痕，无崩边，无色斑，线痕，

缺陷：无晶面体脱落，无裂纹等

成品率：>93%

（4）、硅片加工工艺技术流程

①、开方锭生产工艺流程

开方锭是通过如下工序加工成具有标定尺寸的方形锭，是制备硅片

日勺初始硅棒。

——--------―通过性能参数检测

口

固定车床上”---------------K热溶胶，加热420℃

一、线切割，线径（l）250Mni

n

・・、J,60-100℃水泡

°

砂轮粒径：300#,270#,150

#

1

NaOH,腐蚀量0.5mm-1.0mrn

纤维抛光轮，抛4个顶角

1

开方锭

②、切片生产工艺流程

③、---

ADn六

、以一,4口住用士九Pn曲|士【1j：+面人垩L