多晶铸锭生产工艺文件
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多晶硅锭的生产流程1.生产工艺流程(1)制造工艺流程图(2)工艺流程简述坩埚喷涂:其目的是为了在铸锭的过程中,防止坩埚的杂质混入硅料。
喷涂的Si3N4粉起到一个隔离杂质和防止粘埚的作用。
坩埚烧结:此过程是为了使喷涂在坩埚内表面的Si3N4粉牢固附着在坩埚上。
多晶炉铸锭:将盛好硅料的坩埚放入多晶炉中,经高温熔化定向凝固铸锭。
(3)反应副产物生产过程中产生含Si3N4粉尘的空气,过滤除尘后排放大气;铸锭过程中排放的少量氩气,直接排放入大气;铸锭后产生的石英坩埚碎片作为废物处理。
多晶铸锭操作流程1目的为了保证正确操作多晶硅铸锭炉,使铸锭过程规范、有效地进行,并确保铸锭成功。
2适用范围多晶铸锭车间3规范性引用文件无4职责生产部负责铸锭的整个过程。
工厂工程部负责整个外围设施条件,以保证多晶炉正常运行的环境条件要求。
5 术语和定义坩埚喷涂:在坩埚的内表面均匀喷涂Si3N4粉溶液,以防止在铸锭时坩埚和硅锭烧结在一起。
其目的是为了在铸锭过程中,防止坩埚内的杂质扩散入硅锭。
喷涂Si3N4粉起到了一个隔离杂质和防止粘埚的作用。
涂层烧结:此过程是为了使喷涂在坩埚内表面的Si3N4涂层牢固地附着在坩埚上。
多晶炉铸锭:将硅料放入坩埚,并一起放入多晶炉中,硅料经高温熔化、定向凝固成为硅锭。
定向凝固:在梯度热场中,液体朝一个方向凝固,固液界面近似于平面的凝固过程。
6 多晶炉工艺过程准备石英坩埚检查石英坩埚表面,不能有裂纹,内部不能有超过2mm的划痕、凹坑、突起。
6.1.1 用压缩空气和去离子水清洁坩埚的内表面。
6.1.2 坩埚喷涂:取250g的Si3N4粉末,用滤网筛滤。
然后取1000ml的去离子水,将Si3N4粉末溶解到去离子水中,用气动搅拌泵搅拌均匀。
喷涂时喷枪要距离坩埚内壁30cm左右,只喷涂坩埚底部和侧壁3/4的地方,要均匀不要使液体凝聚。
喷涂过程中要检测坩埚内表面的温度,应为80±5℃,不断用去油的压缩空气吹去掉落的颗粒。
多晶铸锭工艺流程
《多晶铸锭工艺流程》
多晶铸锭是一种重要的半导体材料,用于制造太阳能电池和其他光电器件。
多晶铸锭工艺流程是制造多晶铸锭的关键步骤,它影响着锭体的质量和成本。
首先,原料的准备是多晶铸锭工艺流程的第一步。
主要原料是硅材料,通过化学方法纯化成高纯度多晶硅。
然后将多晶硅熔化,形成硅液。
接着,将硅液慢慢凝固,形成多晶铸锭。
在多晶铸锭工艺流程中,温度控制非常重要。
硅液的温度要严格控制在合适的范围内,以确保多晶铸锭的结晶质量。
同时,还要控制凝固速度和温度梯度,以避免结晶缺陷的产生。
另外,多晶铸锭的成型也是工艺流程的关键环节。
成型的方法有多种,包括直接凝固法、加热悬浮法等。
不同的成型方法对多晶铸锭的质量和成本都有一定的影响。
最后,多晶铸锭还需要进行切割和抛光等后续加工工艺,以得到最终的产品。
这些加工工艺也会对多晶铸锭的质量和成本产生一定影响。
总的来说,多晶铸锭工艺流程是一个复杂的过程,需要精密的设备和严格的质量控制。
只有通过科学的工艺流程和高效的生产手段,才能生产出高质量、低成本的多晶铸锭产品。
多晶铸锭工艺流程多晶铸锭工艺流程指的是将多晶硅(或者硅块)融化并凝固成为晶体锭的过程。
下面是一个典型的多晶铸锭工艺流程。
1. 原料准备:首先,需要准备多晶硅原料。
这些原料通常以硅金属块或者废旧硅切块的形式存在。
原料需要经过化学处理,去除杂质和杂质。
2. 炉料装载:将经过处理的硅原料装入炉中。
炉子通常是石英炉或者石英坩埚。
炉子需要加热到适当的温度,以使硅原料熔化。
3. 熔化:在适当的温度下,硅原料开始熔化。
加热的过程中,炉子中的气氛需要控制,通常是用氢气或者氮气气氛。
这是为了防止氧气与熔化的硅反应,从而避免氧化和杂质生成。
4. 除气:一旦熔化完成,需要除去病毒中的气体,以避免在凝固过程中产生气泡。
为此,可以利用真空泵进行真空处理,或者通过通入气体使熔池表面生成气泡并将其移除。
5. 铸模准备:在硅熔池准备好之后,需要准备合适的铸模。
铸模可以是石英坩埚,也可以是具有特定形状的金属模具,用于定向凝固过程。
6. 凝固:将准备好的铸模浸入硅熔池中,开始凝固过程。
凝固速度需要控制得当,以确保晶体的结晶质量。
通常,凝固速度较快时,多晶硅晶体的结晶度较低;而凝固速度较慢时,晶体的结晶度较高。
此外,凝固过程中,温度和气氛的控制也非常关键。
7. 破模:当多晶硅晶体完全凝固之后,需要将其从铸模中取出。
这通常需要用机械工具或者化学方法进行破模。
在破模过程中,需要小心操作,以避免对晶体造成损害。
8. 切割:一旦晶体从铸模中取出,需要将其切割成合适的尺寸。
这可以用钻石工具进行切割,切割后得到的是硅片。
硅片的尺寸和厚度可以根据需要进行调节。
9. 清洗:最后,需要对切割好的硅片进行清洗和去除杂质。
这是为了确保硅片的纯净度和表面平整度。
综上所述,多晶铸锭工艺流程是一个涉及熔化、除气、凝固、破模、切割和清洗等多个步骤的复杂过程。
不同的工艺参数和条件将直接影响到多晶硅晶体的质量和晶格结构。
因此,精确控制每个步骤是非常重要的,以确保最终产品的质量和性能。
铸造多晶硅的具体工艺如下.1 装料将装有涂层的INNOCERAM陶瓷坩埚放置在热交换台(冷却板)上,放入适量的硅原料,然后安装加热设备、隔热设备和炉罩,将炉内抽真空,使炉内压力降至0.05-0.1mbar并保持真空。
通入氩气作为保护气,使炉内压力基本维持在400-600mbar左右。
2 加热利用石墨加热器给炉体加热,首先使石墨部件(包括加热器、坩埚板、热交换台等)、隔热层、硅原料等表面吸附的湿气蒸发,然后缓慢加温,使INNOCERAM陶瓷坩埚的温度达到1200-1300℃左右,该过程约需要4-5h.3 化料通入氩气作为保护气,使炉内压力基本维持在400-600mbar左右。
逐渐增加加热功率,使INNOCERAM陶瓷坩埚内的温度达到1500℃左右,硅原料开始熔化。
熔化过程中一直保持1500℃左右,直至化料结束。
该过程约需要9~11h.4 晶体生长硅原料熔化结束后,降低加热功率,使INNOCERAM陶瓷坩埚的温度降至1420~1440℃硅熔点左右。
然后INNOCERAM陶瓷坩埚逐渐向下移动,或者隔热装置逐渐上升,使得INNOCERAM 陶瓷坩埚慢慢脱离加热区,与周围形成热交换;同时,冷却板通水,使熔体的温度自底部开始降低,晶体硅首先在底部形成,并呈柱状向上生长,生长过程中固液界面始终保持与水面平行,直至晶体生长完成,该过程约需要20-22h.5 退火晶体生长完成后,由于晶体底部和上部存在较大的温度梯度,因此,晶锭中可能存在热应力,在硅片加工和电池制备过程中容易造成硅片碎裂。
所以,晶体生长完成后,晶锭保持在熔点附近2-4小时,使晶锭温度均匀,以减少热应力。
6 冷却晶锭在炉内退火后,关闭加热功率,提升隔热装置或者完全下降晶锭,炉内通入大流量氩气。
使晶体温度逐渐降低至室温附近;同时,炉内气压逐渐上升,直至达到大气压,最后去除晶锭,该过程约需要10h.对于重量为250-300kg的铸造多晶硅而言,一般晶体生长的速度约为0.1-0.2 mm/min,其晶体生长的时间约35-45h。
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多晶硅锭的生产流程1. 生产工艺流程(1) 制造工艺流程图(2) 工艺流程简述坩埚喷涂:其目的是为了在铸锭的过程中,防止坩埚的杂质混入硅料。
喷涂的Si 3N 4粉起到一个隔离杂质和防止粘埚的作用。
坩埚烧结:此过程是为了使喷涂在坩埚内表面的Si 3N 4粉牢固附着在坩埚上。
多晶炉铸锭:将盛好硅料的坩埚放入多晶炉中,经高温熔化定向凝固铸锭。
(3)反应副产物生产过程中产生含Si 3N 4粉尘的空气,过滤除尘后排放大气;铸锭过程中排放的少量氩气,直接排放入大气;铸锭后产生的石英坩埚碎片作为废物处理。
多晶铸锭操作流程1 目的为了保证正确操作多晶硅铸锭炉,使铸锭过程规范、有效地进行,并确保铸锭成功。
2 适用范围多晶铸锭车间3 规范性引用文件无4 职责4.1 生产部负责铸锭的整个过程。
4.2 工厂工程部负责整个外围设施条件,以保证多晶炉正常运行的环境条件要求。
5 术语和定义5.1 坩埚喷涂:在坩埚的内表面均匀喷涂Si 3N 4粉溶液,以防止在铸锭时坩埚和硅锭烧结在一起。
其目的是为了在铸锭过程中,防止坩埚内的杂质扩散入硅锭。
喷涂Si 3N 4粉起到了一个隔离杂质和防止粘埚的作用。
5.2 涂层烧结:此过程是为了使喷涂在坩埚内表面的Si 3N 4涂层牢固地附着在坩埚上。
5.3 多晶炉铸锭:将硅料放入坩埚,并一起放入多晶炉中,硅料经高温熔化、定向凝固成为硅锭。
5.4 定向凝固:在梯度热场中,液体朝一个方向凝固,固液界面近似于平面的凝固过程。
6 多晶炉工艺过程6.1 准备石英坩埚检查石英坩埚表面,不能有裂纹,内部不能有超过2mm 的划痕、凹坑、突起。
6.1.1 用压缩空气和去离子水清洁坩埚的内表面。
6.1.2 坩埚喷涂:取250g 的Si 3N 4粉末,用滤网筛滤。
然后取1000ml 的去离子水,将Si 3N 4粉末溶解到去离子水中,用气动搅拌泵搅拌均匀。
喷涂时喷枪要距离坩埚内壁30cm 左右,只喷涂坩埚底部和侧壁3/4的地方,要均匀不要使液体凝聚。
喷涂过程中要检测坩埚内表面的温度,应为80±5℃,不断用去油的压缩空气吹去掉落的颗粒。
6.1.3 将坩埚放在烧结炉中进行烘烤。
设定程序,用10分钟升到40℃,然后用6小时升到1000℃,在1070℃保温2∽3小时,然后等坩埚冷却后待用。
6.2 填料将坩埚放在石墨板上,并一起放在磅秤上称量(磅秤必须归零)。
要保证坩埚处于石墨板的中央,距石墨板周围4.3cm 左右,误差不得超过2mm 。
向坩埚中填料240kg 左右。
(特别注意:在填料的过程中尽量少走动,以免扬起灰尘)。
6.3 外围设施基本条件的准备6.3.1 启动设备前,检查水、电、气。
冷却水、气、电源检查没有问题后,方可进行。
6.3.2 密切监视室内的温度和湿度,冷却水进水温度25±1℃,室温下相对湿度不超过65%。
6.3.3 冷却水进水压力在0.3∽0.4MPa之间,冷却回水压力小于(冷却水进水压力-0.26MPa),冷却水的流量总和在120—140LPM,需经常检查水流量计的情况,以防有阻塞的情况发生。
6.3.4 进气压力范围为0.2±0.03MPa。
6.3.5 检查安全阀的位臵是否放正,避免安全阀漏气。
检查下炉腔的“O”型密封圈和表面是否清洁,不能有灰尘。
6.3.6 检查真空泵(含机械泵和罗茨泵),包括电源、泵油、运转情况等。
6.3.7 确认电控柜正常供电。
6.3.8 确定压缩空气的压力为0.5MPa,指针处于表的正中央位臵。
6.3.9 调节冷却回水的阀门,使8根冷却回水的流量分别为:F1:(14±2)LPM (电极1)F2:(14±2)LPM (电极2)F3:(14±2)LPM (电极3)F4:(16±2)LPM (炉体上腔体和顶盖)F5:(18±2)LPM (炉体侧壁)F6:(42±3)LPM (炉体下腔和上部)F7:(35±2)LPM (炉体下腔和下部)F8:(9±2)LPM (机械泵和总阀)6.4 开始铸锭6.4.1 将装有硅料的坩埚放到定向凝固块上:注意:坩埚的位臵要处于定向凝固块块的正中央,距定向凝固块块周围的距离4.1cm左右,误差不要超过2mm(特殊交代除外)。
对炉子进行手动抽真空检漏。
确定绝热笼的位臵,其位臵是以腔体下边沿为零点。
铸锭开始前,校准隔热笼的位臵。
一般在未关机的情况下,绝热笼的位臵不需要校准。
调入程序:首先从“模式”下选择所需工艺配方,点击“确定工艺”,接着点击“执行/下载修改工艺”,然后点击“自动运行”,此时,系统进入“初始检查窗口”,则程序开始自动运行,进入自动运行阶段。
如果是手动模式下抽真空,应首先确认真空模式,然后用鼠标点击机械泵开关,此时机械泵开启。
当压强降到10mbar以下,罗茨泵自动开启,将压强降到0.01mbar(这个过程的时间大约1小时)。
当压强降到0.01mbar后,关掉总阀V1,在前5分钟,压强增加值小于0.008mbar,并记录随后4分钟增大的压强变化量。
如果检查漏气,则要排查漏气孔。
6.4.2 铸锭整个过程所需时间大约为50小时,其间,将会出现3次正常报警:(1)中央熔化报警:此时需要确认熔体中央是否完全熔化。
具体操作为:点击“报警消声”,再点击“继续熔化”。
然后去上面检查是否彻底熔化。
报警会在4分钟后再次响起,处理方法同上。
当报警响过3次后,再次报警,点击“进入下一步”,同时记录此次的具体时间。
中央熔化确认报警至少3次以上,如果中央没有完全熔化,而此时“熔化”将要结束,此时点击“保持”保持这一状态直至完全熔化。
(2)中央凝固报警:及时观察中央是否凝固,如果能看到液体,则点击“取消”,继续进行凝固,这个报警要响3次以上才能通过完成。
(3)边缘凝固报警:一般将报警取消,点击“延时”,使其继续走完,确保边缘完全凝固。
铸锭过程中,隔热笼只在“长晶”和“冷却”时会升起,其余的步骤隔热笼总是封闭的。
铸锭过程中应特别注意炉体温度,室内湿度,千万避免炉体出现冷凝水。
试验结束后,待温度(TC2)降到300℃以下,才可降下炉腔体,取出硅锭。
坩埚会自然裂开,不能直接接触,以免烫伤。
6.5 试验记录试验过程中一般1小时记录1次外围数据,特殊情况每隔半小时记录1次数据,包括:步骤、时间、剩余时间、设定温度、当前温度(TC1、TC2)、绝热笼的位臵、加热电压、电流、即时最大功率、平均功率、时间、冷却进水压力及温度、冷却回水压力及温度、F1-F8的流量、进气气压及(储罐)瓶压。
注意:整个过程中冷却水的温度,F1-F8的流量,千万不能阻塞;温度、湿度也要密切注意,并注意观察1175℃的功率曲线。
具体见“铸锭炉运行数据记录表”。
多晶铸锭工艺文件1 坩埚喷涂1.1 准备坩埚坩埚需无可见破损,内壁不可有污迹和明显划痕,如有,要用白洁布用力擦去,同时用去油压缩空气吹干。
将坩埚放入坩埚加热器中。
操作时要穿洁净服,防止人体的产物掉到或擦到坩埚上,同时防止粉尘吸入肺部。
1.2 配制溶液配制溶液采用250g 的Si 3N 4粉末对1000ml 的去离子水,不使用其它粘接剂。
使用前为防止结块,Si 3N 4粉末需使用80目左右尼龙筛网过滤。
整个喷涂时须防止同一位臵停留过久而使液体凝聚,喷涂须均匀,以防止涂层脱落。
喷涂的温度应控制在80±5℃,温度过低涂层起皮脱落,温度过高Si 3N 4粉末也容易脱落。
溶液配制好后,需用气动搅拌器高速搅拌2分钟。
使粉末颗粒分布均匀,然后低速搅拌,准备开始喷涂。
1.3 坩埚喷涂喷涂过程中特别注意喷扫时两端边沿的停留时间不可过长,过长停留时间容易导致边沿液体凝聚。
喷涂速度要保证涂层适当干燥,不起皮。
如果起皮或液体凝聚,要用油石将涂层全部刮去,用白洁布处理表面后,重新喷涂。
2 坩埚烧结烧结前先在加热器中烘干15分钟,放入烧结炉。
10分钟升温到40℃,然后用6小时线性升温到1000℃,在1000℃恒温3∽4小时,然后等坩埚自然冷却后待用。
烧结后如发现起皮,要将涂层全部刮去,用白洁布处理表面后,重新喷涂。
3 装料3.1 清洁液装料时要保证洁净度,尽量防止灰尘落入,人员应穿洁净服。
3.2 保护涂层装料是要小心、轻放,防止破坏Si 3N 4涂层。
3.3 正确摆放装块状料时,最下层摆放要疏松,防止膨胀过程中坩埚胀裂。
3.4 装料到一半时,按照计算出的量加入高硼硅掺杂:掺杂剂使用前要酸洗表面并干燥。
酸洗可先用HF:HNO 3的体积比1:4的溶液稍微抛光,然后用去离子水冲洗干净并干燥,化学试剂推荐使用电子级纯度,如用分析纯,一定要用去离子水多次冲洗。
3.5 上料整个装料和上料过程中,要保证坩埚处于石墨板的中央,石墨板要处于定向凝固块中央,误差都不可以超过5mm ,建议误差不超过2mm 。
4 铸锭工艺铸锭工艺分为五个主要阶段4.1 加热隔热笼下降到最低,真空状态下让硅料升温排出石墨件和硅料吸附的水汽和其它气体。
该过程为功率控制模式,加热器按照设定功率加热。
4.2 熔化加热到1175℃时通入保护气体—氩气,进入熔化步骤,迅速升温到熔化点以上,熔化开始。
从熔化开始进入温度控制模式,加热器按照TC1的设定温度反馈控制加热。
完全熔化后,由TC2或功率斜率微分触发熔化完成报警。
4.3 长晶隔热笼开始提升,定向凝固块开始把热量辐射到下炉壁,形成温度梯度,定向凝固开始。
中央结晶完成由光学高温计触发,边沿结晶完成由功率斜率触发。
4.4退火完全凝固后,隔热笼重新下降,使整个硅锭达到相同温度(1250—1300℃),高温退火减少位错和应力。
4.5冷却加热器停止工作,隔热笼缓慢升起,TC2冷却到300℃时整个过程结束。
可以开炉取锭。
具体每个阶段的详细步骤设定和时间,按48所提供的240kg和270kg 锭标准工艺执行。