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硅材料类别及其用途张光春2007-07 硅材料的分类 多晶硅棒/块(一般是用有西门子工艺生产) 粒状多晶硅(使用流化床工艺生产) 单晶硅棒(是用直拉工艺或区熔工艺生产的) 多晶硅锭(一般是用浇铸工艺或定向凝固工艺生产的) 头尾料(从单晶棒上切下来的两头) 边皮料(从多晶锭上切下来的边皮) 锅底料(拉制单晶硅棒结束时剩在石英坩埚内的硅料) 硅粉(在还原炉中,未长在硅棒上的多晶硅) IC抛光单晶硅片(晶圆) 太阳能电池用单晶硅片(准方型) 太阳能电池用多晶硅片(方型) 碎硅片(IC或半导体或太阳能电池生产中的废品) 谢谢大家！！！ * 从形态上讲分为： 多晶硅棒/块(一般是用西门子工艺生产的) 粒状多晶硅(使用流化床工艺) 单晶硅棒(一般是用直拉工艺或区熔工艺生产的) 多晶硅锭(一般是用浇铸工艺或定向凝固工艺生产的) 头尾料(从单晶棒上切下来的两头) 边皮料(从多晶锭上切下来的边皮) 锅底料(拉制单晶硅棒结束时剩在石英坩埚内的硅料) 硅粉(在还原炉中,未长在硅棒上的多晶硅) IC抛光单晶硅片(晶圆) 太阳能电池用单晶硅片(准方型) 太阳能电池用多晶硅片(方型) 碎硅片(IC或半导体或太阳能电池生产中的废品) 从纯度上可以分为： 金属硅 太阳能级硅 IC级高纯多晶硅。 多晶硅硅芯（硅芯外面沉积着一层多晶硅） ≥100 ≥300 ≥500 N型少子寿命，us ≥2*1016 ≥2*1016 ≥1.5*1016 碳浓度，atoms/cm3 ≥1000 ≥2000 ≥3000 P型电阻率，Ω·cm ≥100 ≥200 ≥300 N型电阻率，Ω·cm 3级品 2级品 1级品 硅多晶等级 项目 这种材料的表面很致密，但是会出现一些菜花状的凸起，这是因为温度过高，沉积速度太快导致的。整根多晶棒成“п”状，在净化车间敲碎后包装。 西门子法生产的多晶料大多应用到拉制IC级的单晶中。其纯度可达11 “9”。首先在还原炉中得到冶金硅，然后和HCl反应合成SiHCl3，SiHCl3在氢化炉中被还原，沉积在硅芯上（见上面的照片），得到棒状的多晶硅材料。下表是这种材料的一些参数： 这种材料的生产方法叫“硅烷法”，其生产的颗粒直径在1-3mm之间，这种材料的纯度也是很高的。一般用做多晶的原料，有的连续投料的单晶炉使用也是这种材料。这种料的生常方法是通过将SiCl4和Si、 H2反应得到SiH4，SiH4在850℃左右分解得到的粒状多晶硅。 这种料本身的表面积大，容易吸附杂质，和块状多晶硅料混合使用，提高装料的重量。一般这种料用做的多晶的原料，掺些品质较差的料进行铸锭，可以提高材料的利用率。 相对来说，这种材料比块状多晶的品质稍差一些。 对于太阳能行业，高纯块状多晶硅和粒状料都是很高的材料，属于一级料的范畴。 硅料放在石英坩埚中熔化，然后用一个籽晶伸到液面，熔体就会沿着籽晶的晶向进行结晶，提拉籽晶，熔体就会长出来。然后缩颈，其目的是阻止位错向单晶中延伸。接着放肩，等径过程。最后是收尾。这样就可以得到一根完整的单晶。这种单晶经过切方、滚圆、切片就可以得到准方形硅片。 多晶硅锭是利用定向凝固的系统（DSS）制成的，一般来说熔化的硅会在一个存在温度梯度场中沿着温度降低的方向凝固。其凝固的界面基本上平的，即晶粒是从底部一直延伸到顶部的。这种方法的效率高，在相同的时间内，每次的产出较单晶要3-5倍，而且对材料的要求也比较低。因此目前的多晶片大部分是利用定向凝固的方法生产。 多晶锭经过剖锭、倒角、切片后直接就可以上电池线作电池。 单晶的头尾料是可以回用的，但是对其回用是有选择的，回用的次数是有限制的。 单晶的头部含有大量的间隙态的氧杂质，氧杂质形成氧沉淀可以增强硅片的机械强度，但是也会影响硅片的电学参数。 而在尾部还有大量的金属杂质，金属杂质对少子寿命的影响很大，金属杂质在能级的禁带中形成一个或者多个复合能级，成为少子的复合中心，降低硅片的少子寿命。 单晶的埚低还有较高浓度的C和金属杂质，回用的几率较小。 多晶硅粉是在生长炉内附着在炉壁上的多晶硅，其纯度很高，但是在有炉壁上取下、包装运输的过程中杂质很容易混进去，因此实际使用的硅粉的硅度是比较低的，一般在6 “9”到8 “9”之间。这种材料很蓬松，密度很低，而且在单晶/多晶设备抽真空的阶段，很容易扬起来，粘到加热器和电极上，对设备的损坏较大。 一般的利用方法是将其加工成分棒，然后再使用，但是这种材料的加工成本较高，存在成本的问题。 IC的晶圆的来源：第一 不符合IC晶圆要求的硅片； 第二 部分工艺后的废片。 IC晶圆的利用率最高可达95%以上，利用超声腐蚀掉硅片表面的电路层、扩散层，用纯水清洗，烘干后即可包装作为材料使用。这种的材料一般被用来拉制单晶，因为本身IC级硅片的纯度就很高