硅片生产工艺技术流程

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1、顺大半导体发展有限公司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主要原辅材料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要求（2） 、腐蚀清洗生产工艺流程 多晶硅块料，复拉料和头，尾料处理工艺流程 边皮料酸碱清洗处理工艺流程 埚底料酸清洗处理工艺流程 废片的清洗处理工艺流程（3） 、硅单晶生长工艺技术（4） 、单晶生长中的必备条件和要求 单晶炉 配料与掺杂（5） ，单晶生长工艺参数选择 （6） 、质量目标：（7） 、硅单晶生长工艺流程2、硅片生产部（1） 、硅片

2、加工生产工艺技术（2） 、硅片加工工艺中的必备条件和要求 切割机 切割浆液（3） 、质量目标（4） 、硅片加工工艺技术流程 开方锭生产工艺流程 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公司座落于美丽的高邮湖畔。公司始创生产太阳能电池用各种尺寸的单晶和多晶硅片。拥有国内先进的拉制单晶设备 104 台，全自动单晶炉 112 台。年产量可达到吨。拥有大型先进的线切割设备台。并且和无锡尚德形成了合作联盟（伙伴） ，每可以向尚德提供硅单晶片。同时河北晶于 2004 年，占地面积。公司现在有名员工， 从事澳、南京等光伏组件公司都和顺大形成了长年的合作关系。为了公司的进一

3、步发展，扩大产业链，解决硅单晶的上下游产品的供需关系，2006 年在扬州投资多晶硅项目，投资规模达到亿。工程分两期建设，总规模年产多晶硅 6000 吨。2008 年底首期工程已经正式投入批量生产，年产多晶硅吨。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成，只有发挥团队精神才能保证硅片的最终质量。编写该篇壮大资料的目的：首先让大家了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的职责，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公司的发展，尽自己的一份力量。一、 硅片生产工艺中使用的主要原辅材料和设备1 、拉制单晶硅生产部 （1） 、供单晶生产用的原

4、辅材料质量要求和验收：1）原料：多晶硅，边皮料，锅底料，复拉料（包括头尾料）以及废硅片料等组成。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的要求并制定出相应的厂内标准。原料，特别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。自家公司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，应按如下所列要求进行检查和验收。表 1 对原材料质量要求 质 量

5、要 求检查原料 内在质量 外 观来 源多晶硅 电阻率：N 型 50.cmP 型：50.cm 银灰色，表面无氮化硅膜，硅芯与晶体生长成一体顺大公司边皮料 质量与单晶相似 是否会有粘胶存在 开方整形的下脚料锅底料 按电阻率分档 有无石英渣及夹杂物 单晶生产工艺复拉料 头尾料质量与单晶相似 表面有无污物 单晶生产工艺废片料 质量与单晶相似 有无砂浆表面夹杂物 切片工艺 辅助材料：用于腐蚀清洗硅原料和单晶棒料的化学试剂以及掺杂剂（杂质元素）等质量要求如表 2 所示：表 2 化学试剂的质量要求要求名称质量要求 状态 备注HF（氢氟酸） 分析纯 液态 安全存放HNO3（硝酸） 分析纯浓度55%液态 安全存

6、放KOH（氢氧化钾） 分析纯 液态或固态 安全存放NAOH（氢氧化钠） 分析纯 液态或固态 安全存放无水乙醇 分析纯 液态 安全存放(2)、供单晶生产需要的主要部件：籽晶与籽晶夹头：由两种材料制成。表 3 籽晶与籽晶夹头的材质和尺寸部件名称 材 料 尺寸（mm。 ） 来 源100100130籽晶 无位错硅单晶170.5150外协加工自加工金属钼 根据籽晶尺寸定 外协加工籽晶夹头 高纯高强度石墨根据籽晶尺寸定 外协加工籽晶在使用前需要经过 5；1HF 和 HNO3 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，只能腐蚀籽晶下部，以免改变固定夹头部的尺

7、寸。对石墨，碳毡等材料的主要部件：对石墨，碳毡等材料的质量要求：石墨和碳毡主要是用作加热，隔热，保温等部件材料。根据部件的用途，对其质量要求也有所不同。用于制备加热器，反射板，导流筒，坩埚，坩埚轴等部件的石墨材质应具备致密度好，机械强度高，纯度高，灰分少等特点的等静压石墨材料，在工作期间性能稳定。如果材料经高温氯化煅烧,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。主要部件用石墨材料质量参数：表 4 对石墨材质的要求参数要求名称质 量 要 求 来源加热器 致密度好，机械强度高，纯度高，灰分少，性能稳定外协导流筒 致密度好，机械强度高，纯度高，灰分少

8、，性能稳定 外协坩埚托 致密度好，机械强度高，纯度高，灰分少，性能稳定外协坩埚轴 致密度好，机械强度高，纯度高，灰分少外协反射板 致密度好，机械强度高，纯度高，灰分少，性能稳定，外协保温筒 中粗结构，机械强度比较高，纯度高，灰分比较少，性能稳定外协加热器：根据单晶炉的炉型，设计了并且目前正在采用和运行的有三种尺寸的全部由高机械强度，纯度比较高的石墨材质加工的：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，主要部件结构如下：反射板：双层石墨夹碳毡层结构，导流筒：双层石墨夹碳毡层结构，坩 埚： 三瓣结构，坩埚轴，与金属坩埚

9、轴直径尺寸相同，长度根据要求而定。上述部件全部由高机械强度，纯度比较高，灰分少的石墨材质加工而成的。石英坩埚：石英坩埚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的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,和外形尺寸标准，无气泡，无黑点等质量特点。根据大装料量单晶生长工艺要求，在石英坩埚内壁还要求涂有均匀的耐高温氧化钡膜。根据本炉型配置了 17，18 和 20 英寸三种标准尺寸的石英坩埚。验收时特别注意检察：外形尺寸是否标准，是否存在气泡，黑点，破损，边缘损伤等缺陷。掺杂剂（杂质元素）和液氩：用于单晶生长工艺中的化学试剂，掺杂剂（杂质元素）和液氩（A

10、r）等质量要求如表 5 所示；表 5 掺杂剂（杂质元素）和液氩等质量要求要求名称质量要求 状态 备注硼（B） 99.999 % 晶体状或粉末状 注意保存镓（Ga） 99.999 % 常温下为液态 冰厢内保存母合金（P 型） 电阻率10 -3.cm 固态 注意保存无水乙醇 分析纯 液态 安全存放液氩（Ar） 99.99 % 液态 液氩罐存放(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的设备超声清洗槽 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 DY08-16 烘干硅原料 1 台 自制 8 台离心热风脱水机

11、功率 3000W 烘干硅原料 4 台通风橱 二工位 酸腐蚀料 2 台硷腐蚀槽 可加热120 0C 腐蚀边皮料 2 台酸腐蚀罐 非标准 酸腐埚底料 若 干(4)、供硅单晶生产需要的主要设备：表 7 生产单晶用设备参数名称型号和参数 功 能 数量(台)备 注单晶炉 可配置 18 和 20 英寸热场 拉制单晶 112 汉宏公司生产单晶炉 可配置 18 和 20 英寸热场 拉制单晶 86 晶运通公司生产单晶炉 配置 17 英寸热场 拉制单晶 22 晶运通公司生产单晶炉 可配置 18 和 20 英寸热场 拉制单晶 4 天龙公司带 锯 锯片厚度 0.7,刀速 3/分截断单晶棒2 外购红外测试仪470FT-

12、IR 测氧碳含量1 进口电阻率测试仪4 探针 测单晶电阻率1 广洲生产型号测试仪测晶体导电型号2 广洲生产2、硅片生产部（1） 、供硅片生产需要的辅助材料；表 8 供硅片生产需要的原辅材料要求名称质 量 要 求 功能 备注无水已醇 分析纯 清洁处理KOH（氢氧化钾） 分析纯 腐蚀晶锭 安全存放NAOH（氢氧化钠） 分析纯 腐蚀晶锭 安全存放切削液（聚本醇） 含水量400 0C 沾开方锭A，B 胶 WALTECH 公司生产 沾线切割锭磨砂 1500 井 （8m） 配磨砂浆料切割金属线 线径 120m 切割砂轮片 厚度 0.22 8 英寸锭开方滚磨砂轮 配有三种粒径：150 井 ，270 井 ，3

13、00 井滚磨开方锭切削液配制 切削液磨砂=1.171 线切割用 加工部配制(2)、 供硅片生 产用的 主要设备:表 9 生产硅片需要的设备参数设备名称型号和参数 功能 数量(台)备注粘棒机 带加热400 0C 装置 粘接开方锭 3线切割机 HCT-Shaping 切割开方锭 6 6 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-nippei Toyama 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 MS 20

14、3 测硅片厚度电阻率测试仪 MS 203 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 对腐蚀清洗工序要求物料来源不同，摆放有序，以免出现混料事故，洗料间严禁采用金属制品用具，洗料间经常清扫，随时保持清洁。 安全防护：在处理工艺中会使用大量强酸（HF，HNO 3）和强硷（KOH ，NaOH）等物质。这些物质对人身具有很大伤害作用，一定要有安全防护意识，严防与强酸和强硷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

15、故，应及时用水冲洗等进行初步处理，同时通报相关领导。提供给拉制硅单晶用的原材料来源不同，计有本公司采用西门子法生产的多晶硅，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埚底料等。由于在运输，加工等过程中，其表面沾污或沾接一些其它物质，对硅单晶正常生长会造成极为不利的影响。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的去污处理（用去离子水冲洗或丙酮和无水乙醇擦） 。根据原材料来源不同，表面状态和污染情况皆不相同，故对来源不同的原料应采用分别单独处理工艺。 对处理后原材料质量要求：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、 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料，头尾料 多晶硅块料打 磨腐蚀过程物料表面 酸腐蚀 HF+HNO3（15）不能与空气接触复拉，头尾料 多晶硅块料水冲洗两遍包 装 电阻15 兆 酸液环保处理 去离子水 频率为 3600Hz 低频超声 电阻15 兆 两遍清洗 去离子水水温 600C 高频超声 电阻15 兆 三遍清洗 去离子水，60 0C在相对洁净