多晶铸锭生产工艺培训
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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。
一、多晶硅简介•性质:灰色金属光泽。
密度2.32~2.34。
熔点1410℃。
•沸点2355℃。
溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝•酸和盐酸。
硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时•易碎裂。
加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显•变形。
常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。
高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材料作用。
具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。
电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。
由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化,再经冷凝、精馏、还原而得。
•多晶硅是单质硅的一种形态。
熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。
多晶硅可作拉制单晶硅的原料,多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。
例如,在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面,远不如单晶硅明显;在电学性质方面,多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著,甚至于几乎没有导电性。
在化学活性方面,两者的差异极小。
多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别,但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。
二、坩埚简介•单晶炉使用石英玻璃坩埚主要成分是单一高纯度的二氧化硅(SiO2 )•多晶铸锭炉多使用石英陶瓷坩埚主要化学成分为二氧化硅(SiO2 )99.0%三氧化二铝(Al2O3)0.5%氧化钙(CaO)0.5%陶瓷坩埚的软化温度高达1700℃,且在此温度以下不会发生翘曲,尺寸稳定性和一致性非常好,而多晶硅铸锭的最高温度为1540℃,所以在多晶硅提纯和定向结晶中使用陶瓷坩埚效果较好。
三、多晶硅铸锭炉的工作原理:将多晶硅料装入有涂层的坩埚内后放在定向凝固块上,关闭炉膛后抽真空,加热待硅料完全熔化后,隔热笼缓慢往上提升,通过定向凝固块将硅料结晶时释放的热量辐射到下炉腔内壁上,使硅料中形成一个竖直温度梯度。
铸锭多晶硅的工艺流程铸锭多晶硅工艺和直拉单晶工艺都属于定向凝固过程,不过后者不需要籽晶。
当硅料完全融化后,缓慢下降坩埚,通过热交换台进行热量交换,使硅熔液形成垂直的,上高下低的温度梯度,保证垂直方向散热,此温度梯度会使硅在锅底产生很多自发晶核,自下而上的结晶,同时要求固液界面水平,这些自发晶核开始长大,由下而上地生长,直到整锅熔体结晶完毕,定向凝固就完成了,当所有的硅都固化之后,铸块再经过退火,冷却等步骤最终生产出高质量的铸锭。
冷却到规定温度后,开炉出锭。
铸锭多晶硅的优缺点相对于直拉单晶来说,铸锭多晶硅有如下优点1、备制造简单,容易实现全自动控制。
2、料比较广泛,可以利用直拉头尾料、集成电路的废片以及粒状硅料等,当然要将原工艺过程中的污染经过喷砂,腐蚀等手段清洗干净。
3、料量大,产量高,适合大规模生产。
4 、片大小可以随意选取i,例如690MM的方锭可以切成125MM 的方锭25个,也可切成156MM的方锭16个等。
铸锭溶晶生产大尺寸方片,但直拉法就难一些。
点晶体的熔无论融化了已经变成的熔体,或尚未融化的固体都在处在同一个温度值,尽管继续加热,温度却始终保持不变,这个温度就是晶体的熔点。
单晶硅的导热性与方向有关。
多晶硅片上有很多的晶粒,晶粒之间有明显的晶界,由于晶向各不相同,呈现出深浅不同的色差。
直拉单晶炉的热系统及热场1、热系统直拉单晶炉的热系统是指为了融化硅料,并保持在一定温度下进行单晶生长的整个系统,它包括加热器、保温罩、保温盖、托碗(石墨坩埚)、电极等部件,它们是由耐高温的高纯石墨和碳毡材料加工而成的。
加热系统长期使用在高温下,所以要求石墨材质结构均匀致密、坚固、耐用,变形小,无空洞,气孔率≤24%,无裂纹,弯曲强度40~60Mpa,颗粒度0.02~0.05mm,体积密度1.70~1.80g/310-cm,灰分≤1⨯4(100ppm),金属杂质含量少,一般检测值在410-%数量级。
10-%~6加热器是热系统中最重要的部件,是直接的发热体,温度最高时达到1600。
一、多晶硅简介•性质:灰色金属光泽。
密度2.32~2.34。
熔点1410℃。
•沸点2355℃。
溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝•酸和盐酸。
硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时•易碎裂。
加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显•变形。
常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。
高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材料作用。
具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性。
电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。
由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化,再经冷凝、精馏、还原而得。
•多晶硅是单质硅的一种形态。
熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。
多晶硅可作拉制单晶硅的原料,多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。
例如,在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面,远不如单晶硅明显;在电学性质方面,多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著,甚至于几乎没有导电性。
在化学活性方面,两者的差异极小。
多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别,但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。
二、坩埚简介•单晶炉使用石英玻璃坩埚主要成分是单一高纯度的二氧化硅(SiO2 )•多晶铸锭炉多使用石英陶瓷坩埚主要化学成分为二氧化硅(SiO2 )99.0%三氧化二铝(Al2O3)0.5%氧化钙(CaO)0.5%陶瓷坩埚的软化温度高达1700℃,且在此温度以下不会发生翘曲,尺寸稳定性和一致性非常好,而多晶硅铸锭的最高温度为1540℃,所以在多晶硅提纯和定向结晶中使用陶瓷坩埚效果较好。
三、多晶硅铸锭炉的工作原理:将多晶硅料装入有涂层的坩埚内后放在定向凝固块上,关闭炉膛后抽真空,加热待硅料完全熔化后,隔热笼缓慢往上提升,通过定向凝固块将硅料结晶时释放的热量辐射到下炉腔内壁上,使硅料中形成一个竖直温度梯度。