《腐蚀工种资质培训教材课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《腐蚀工种资质培训教材课件（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,硅料表面处理培训,2010年1月,报告人：史海辉,2,第一部分、基本介绍 1.表面处理车间在公司生产中的作用 2.硅料简介 3.相关化学品安全知识第二部分、各段工艺简介 1.硅料部酸洗操作规范 2.硅料部硅料浸泡操作规范 3.硅料部碱洗操作规范 4.硅料部超声清洗操作规范 5.硅料部硅料脱水操作规范 6.方棒化学抛光操作规范,主要内容,3,1.表面处理车间在公司生产中的作用?,答：硅料经过腐蚀后，可以把硅料上的金属离子、氧化物及其他无机物质和有机物质清洗干净，保证硅料在下一到工序中不受到其自身杂质的污染，从而提高硅料回收利用率。,第一部分、基本介绍,4,硅：是一种化学元素，它的化学符号是S
2、i，旧称矽（xi）。 原子序数14，相对原子质量28.09，同素异型体有无定形硅和结晶硅。 属于元素周期表上A族的类金属元素。硅在自然界分布极广，地壳 中约含27.6%。晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，密度2.4g/cm3，熔点1420，沸 点2355 ，晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。在 高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水，硝酸和盐酸，溶于氢氟 酸和碱液。在常温下，化学性质非常稳定，除氟化氢以外，很难与其 他物质发生反应。,2.硅料简介,多晶硅：多晶硅为灰色有金属光泽。密度2.322.34。熔点1410 。沸点 2355 。溶于氢氟酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于
3、锗和 石英之间，室温下质脆，切割是易碎裂。加热至800 以上既有延性， 1300 时显出明显变形。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。,2.1硅基本特性,5,单晶硅：是硅的单晶体。是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%，甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。单晶硅可用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电体。在超纯单晶硅中掺入微量的IIIA族元素，如硼可提高其导电的程度，而形成P型硅半
4、导体；如掺入微量的VA族元素，如磷或砷也可提高导电程度，形成N型硅半导体。,2.2半导体基本概念及性质,半导体阻态：半导体分为高阻态、低阻态。在电阻非常高的状态通常看作电阻无限大，这种状态称为高阻态；相反我们称之为低阻态，它的电阻接近零。通过检测，呈现高阻态的半导体材料，我们称为高阻材料，简称高阻，同一半导体材料，部分呈现高阻态，部分呈现低阻态（重掺），我们称之为局部重掺。,重掺：在半导体中，加入导电元素后的材料，以加入的比例不同分为轻掺杂、中掺杂和重掺杂。,6,空穴：是自由电子跑掉后留在原地的正电荷，空穴的移动其本质是自由电子的移动，只是一种等效的概念，实际是不存在的。,半导体的极性（导电类
5、型）：在半导体硅晶体中掺入三价元素杂质可构成缺壳粒的P型半导体，掺入五价元素杂质可构成多余壳粒的N型半导体。两种半导体接触在一起的点或面构成PN结，这种半导体我们成为P/N混合型半导体材料。半导体极性分为：P型、N型、P/N混合型。P型半导体中空穴导电，空穴带正（Positive）电荷；N型半导体中电子导电，电子带负（Negative）电荷。,7,头尾料分类头尾料原料中，通常含有杂质，如：小料、脏料、碎粉、垃圾等，除去上述硅料我们对头尾料进行如下分类：来源自产料、外买料阻态高阻、重掺、局部重掺生产来料边皮料、头尾料、头尾片、碎晶棒、吊肩料等极性P型、N型、P/N混合型头尾料分类介绍边皮料：切方
6、过程中产生的废硅料。头尾料：切断过程中产生的废硅料。头尾片：切片过程中产生的废硅料。头尾料：切断过程中产生的废硅料。碎晶棒：报废的单晶硅棒敲碎的硅料。吊肩料：拉晶过程中，未充分融化而报废的硅料脏料：含有石英，石墨等杂物的硅料小料：直径小于10mm的碎硅片碎粉：直径小于3mm的硅料,2.3回收硅料介绍,头尾料：在拉晶、切断及切方过程中，产生的不合格硅料。,定义,8,可循环使用作为单晶生产原料。这种硅料多含有石英、石墨、石墨杂质，直径小于10mm的埚底料称为埚底小料或埚底料颗粒。 按硅料来源、阻态、极性对埚底料进行如下分类： 阻态：高阻、重掺、局部重掺 极性：P型、N型、P/N混合型,埚底料：在单
7、晶硅棒（拉晶）生产过程中，在拉晶的内壁表面、单晶炉石英坩埚表面附着、残留的硅料，称为埚底料，,定义,多晶硅料介绍,1.多晶硅分类 生产工艺来料：多晶边体料、多晶底料、多晶顶料、多晶硅块等。 半导体阻态：高阻、重掺、局部重掺。 极性：P型 N型 2.多晶硅料分类介绍 多晶边体料：硅锭周围切下的硅料 多晶顶料：硅块顶部自上往下被切5mm的硅料 块状多晶硅：直径大余10mm的多晶硅料 多晶硅颗粒：直径小于10mm，大于3mm的多晶硅料 多晶硅碎粉：直径小于3mm的多晶硅料,9,3.相关化学品安全知识,氢氟酸：对皮肤有强烈的腐蚀作用。灼伤初期皮肤潮红、干燥。创面苍白，坏死，继而呈紫黑色或灰黑色。深部灼
8、伤或处理不当时，可形成难以愈合的深溃疡，损及骨膜和骨质。本品灼伤疼痛剧烈。眼接触高浓度本品可引起角膜穿孔。接触其蒸气，可发生支气管炎、肺炎等。慢性影响：眼和上呼吸道刺激症状，或有鼻衄，嗅觉减退。可有牙齿酸蚀症。骨骼线异常与工业性氟病少见。,硝酸：其蒸气有刺激作用，引起眼和上呼吸道刺激症状，如流泪、咽喉刺激感、呛咳，并伴有头痛、头晕、胸闷等。口服引起腹部剧痛，严重者可有胃穿孔、腹膜炎、喉痉挛、肾损害、休克以及窒息。皮肤接触引起灼伤。慢性影响：长期接触可引起牙齿酸蚀症。,丙酮：急性中毒主要表现为对中枢神经系统的麻醉作用，出现乏力、恶心、头痛、头晕、易激动。重者发生呕吐、气急、痉挛，甚至昏迷。对眼、
9、鼻、喉有刺激性。口服后，先有口唇、咽喉有烧灼感，后出现口干、呕吐、昏迷、酸中毒和酮症。慢性影响：长期接触该品出现眩晕、灼烧感、咽炎、支气管炎、乏力、易激动等。皮肤长期反复接触可致皮炎。,10,乙醇：为中枢神经系统抑制剂。首先引起兴奋，随后抑制。急性中毒： 急性中毒多发生于口服。一般可分为兴奋、催眠、麻醉、窒息四阶段。 患者进入第三或第四阶段，出现意识丧失、瞳孔扩大、呼吸不规律、 休克、心力循环衰竭及呼吸停止。慢性影响：在生产中长期接触高浓 度本品可引起鼻、眼、粘膜刺激症状，以及头痛、头晕、疲乏、易激 动、震颤、恶心等。长期酗洒可引起多发性神经病、慢性胃炎、脂肪 肝、肝硬化、心肌损害及器质性精神
10、病等。皮肤长期接触可引起干燥、 脱屑、皲裂和皮炎。,冰醋酸：对眼睛健康的影响有强烈的刺激作用。液体或气体会使视力 严重损伤或导致视力丧失。含量在10%以上的水溶液会引起严重的结膜 刺激和角膜损伤,对皮肤健康的影响会对皮肤造成严重的化学烧伤。 误吞后对健康的影响吞咽后可能会有如下后果:腐蚀口腔,喉咙和 消化 道。吸入后对健康的影响当口腔中含量达到15ppm时可能有下面一些 危害:鼻子,喉咙和呼吸道受到刺激.含量升高会有如下危害:严重刺激鼻子, 喉咙和呼吸道。,氢氧化钠：有强烈刺激和腐蚀性。粉尘刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；直接接触皮肤和眼睛可引起灼伤；误服可造成消化道灼伤，粘膜糜烂、出血和休克。,
11、11,第二部分、各段工艺简介,表面处理车间工艺流程图,12,1.硅料部酸洗操作规范,工艺流程,作业前准备：,1.按照表面处理车间的规定穿防酸服、戴防酸手套和防酸面罩、口罩等必要劳保用品； 2.工具：量杯、棒、酸洗槽、酸洗花篮、百洁布、锤子、 制程标识卡； 3.化学品：电子级氢氟酸、电子级硝酸、洗衣粉、丙酮、酒精； 4.按要求检查是否有安全隐患存在（手套是否完好，通风设备处于开启的状态，酸洗槽、量杯无泄漏，风机吸风量是否正常），确认无误后方能开始操作；,13,、将片状硅料碎料，碎硅片不能有超过整片1/4（防止叠片，影响酸洗效果）； 、用刀片划开块状原生硅包装袋，观察是否存在体积过大不便酸洗的原生
12、硅，使用榔头将其砸碎； 、将同一批次的大料与小料分开装入3016.5H(mm)聚丙烯花篮； 、装料时，大料不能超过花篮体积的2/3、片料、小料 不能超过花篮体积的1/3； 、大料的碎粉和颗粒硅料必须用细眼花篮装料，避免硅料的流失； 、边皮料使用500L360W270H（mm）的专用花篮装料，装料量不得 超过花篮体积的1/3； 、将有裂纹的块状料挑出，戴上护具（面罩、双层劳保手套）从裂纹处敲碎，以防酸渍残留裂缝；,装料：,14,根据不同硅料、季节、温度的变化调节腐蚀液的配比（具体如下），用5000毫升的塑料量杯量取酸液，倒入580L390W230H（mm）的酸洗槽，混酸倒入不宜过多（不超过45升
13、，边皮料不超过40升），以防酸液洗硅料时溢出。并将混酸搅拌均匀，准备酸洗硅料。 A、块状料：HF（电子级氢氟酸）:HNO3（电子级硝酸）=1:31:10（体积比） 推荐比例（夏天1：8 春秋天1：6 冬天1：4）边皮料推荐比例：（夏天1：10 春秋天1：8 冬天1：6） B、片状料（IC级碎硅片，循环利用单晶、多晶氧碳含量测试片）、小料（粒径5mm至10mm）：HF（电子级氢氟酸）:HNO3（电子级硝酸）=1:101:20（体积比） 推荐比例（夏天1：18 春秋天1：15 冬天1：10） C、碎粉（粒径小于5mm）：采用浸泡工艺 HF（电子级氢氟酸） 浸泡12-24小时 D、籽晶（抛光过）：H
14、F（电子级氢氟酸）:HNO3（电子级硝酸）=1:41:10（体积比） E、外观无杂质干净自产单、多晶碎硅片： HF（电子级氢氟酸）：H2O（电子级高纯水）=1：21：4（体积比）,配制溶液：,15,将装有硅料的花篮迅速放入酸洗槽中，动作不宜过大以防酸液溅出； 在酸洗硅料过程中，操作人员使用22（mm）聚四氟乙烯棒（PTFE）或PP棒，搅动硅料，块状料以翻动为宜，片料则须均匀搅动，增加表面腐蚀的均匀性，防止粘连，达不到腐蚀效果； 根据硅料的大小、环境温度控制酸洗时间在2090秒钟，（随酸液温度降低和升高适当作增加和减少调整，酸洗操作人员必须学会观察以便掌控合适酸洗时间，外表面含有较多杂质的特采硅
15、料可适当延长酸洗时间）； 根据不同的硅料，操作人员必须学会观察以便掌控硅料合适的腐蚀程度，以硅料表面光亮为准，避免造成过度腐蚀，增加硅料损耗 随着酸洗硅料数量的增加，酸液的腐蚀硅料性能逐渐下降，操作者应根据硅料与酸的实际情况（硅料酸洗60秒钟以上，表面仍不光亮），决定是否添加HF(电子级氢氟酸)，或将酸液报废回收，更换新酸（添加三次新氢氟酸之后）； 保持酸液洁净不允许有杂物，一批硅料酸洗完成后，及时清理酸液中的碎粉；,酸洗：,16,冲洗槽准备好干净而且流动的高纯水，水流量保持适中；酸洗完成后，迅速将花篮从酸液中提出，并立刻浸入冲洗槽内，（花篮从腐蚀槽移至清洗槽的时间越短越好，一般应控制在2秒以
16、内）不停转动和晃动花篮，不断冲洗，清除残留酸液；同时观察硅料表面是否光亮，有无水迹斑痕等，一旦发现个别硅料有上述现象则须挑出重新酸洗；,冲洗：,通常直接酸洗的物料：,A、原生多晶硅（碳头料除外）； B、单晶循环料：单晶头尾料（不包括头尾片）、单晶硅棒、单晶样片、边皮料、单晶吊肩料、外观无杂质干净自产单晶碎硅片（硅片分选工艺产生废料）； C、多晶循环料：多晶顶料、多晶中料（不包括头尾片）、多晶边体料、多晶样片、多晶顶皮料、外观无杂质干净自产多晶碎硅片（硅片分选工艺产生废料）； D、混合料：观察混合各个组分是否满足直接酸洗的条件；,17,将过完水的硅料装入纱网，称重，再超声清洗；,装料、称重 ：,过水：,、打开排水阀、进水阀，准备好流动的高纯水； 、将花篮过两道三级溢流水槽，六个水槽依次过水，确保高纯水浸没硅料处于； 、过水过程中，操作人员需要仔细检查硅料表面是否有污渍，表面有蓝雾、白雾，或有酸氧化，出现上述情况，须将硅料挑出重新酸洗； 、将硅料过传递窗水槽； 、硅料不宜停留在水中过长时间；,
