单晶硅片是单晶硅棒经由一系列工艺切割而成的,制备单晶硅的方法有直拉法( CZ 法)、区熔法( FZ 法)和外延法,其中直拉法和区熔法用于制备单晶硅棒材。区熔硅单晶的最大需求来自于功率半导体器件。
半导体单晶硅片的生产工艺流程
直拉法简称 CZ 法。 CZ 法的特点是在一个直筒型的热系统汇总,用石墨电阻加热,将装在高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化,然后将籽晶插入熔体表面进行熔接,同时转动籽晶,再反转坩埚,籽晶缓慢向上提升,经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程,得到单晶硅。
区熔法是利用多晶锭分区熔化和结晶半导体晶体生长的一种方法,利用热能在半导体棒料的一端产生一熔区,再熔接单晶籽晶。调节温度使熔区缓慢地向棒的另一端移动,通过整根棒料,生长成一根单晶,晶向与籽晶的相同。
区熔法又分为两种:水平区熔法和立式悬浮区熔法。前者主要用于锗、 GaAs 等材料的提纯和单晶生长。后者是在气氛或真空的炉室中,利用高频线圈在单晶籽晶和其上方悬挂的多晶硅棒的接触处产生熔区,然后使熔区向上移动进行单晶生长。
由于硅熔体完全依靠其表面张力和高频电磁力的支托,悬浮于多晶棒与单晶之间,故称为悬浮区熔法。
半导体单晶硅片的生产工艺流程
单晶硅是从大自然丰富的硅原料中提纯制造出多晶硅,再通过区熔或直拉法生产出区熔单晶或直拉单晶硅,进一步形成硅片、抛光片、外延片等。直拉法生长出的单晶硅,用在生产低功率的集成电路元件。
而区熔法生长出的单晶硅则主要用在高功率的电子元件。直拉法加工工艺:加料→熔化→缩颈生长→放肩生长→等径生长→尾部生长,长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出,即完成一次生长周期。
悬浮区熔法加工工艺:先从上、下两轴用夹具精确地垂直固定棒状多晶锭。用电子轰击、高频感应或光学聚焦法将一段区域熔化,使液体靠表面张力支持而不坠落。移动样品或加热器使熔区移动。这种方法不用坩埚,能避免坩埚污染,因而可以制备很纯的单晶,也可采用此法进行区熔。
半导体单晶硅片的生产工艺流程
工业生产中对硅的需求主要来自于两个方面:半导体级和光伏级。半导体级单晶硅和光伏级单晶硅在加工工艺流程中存在着一些差异,半导体级单晶硅的纯度远远高于光伏级单晶硅。半导体级单晶硅片的加工工艺流程:单晶生长→切断→外径滚磨→平边或 V 型槽处理→切片,倒角→研磨,腐蚀--抛光→清洗→包装。
单晶硅的生产工艺流程?
单晶硅生产工艺流程:
1、 石头加工
开始是石头,(石头都含硅),把石头加热,变成液态,在加热变成气态,把气体通过一个密封的大箱了,箱子里有N多的子晶加热,两头用石墨夹住的,气休通过这个箱子,子晶会把气体中的一种吸符到子晶上,子晶慢慢就变粗了,因为是有体变固休,所以很慢,一个月左右,箱子里有就很多长长的原生多品硅。
2、 酸洗
当然, 还有很多的废气啊什么的,(四氯化硅)就是生产过程中产生的吧,好像现在还不能很好处理这东西,废话不多说,原生多晶有了,就开始酸洗,氢气酸啊硝酸啊,乙酸啊什么的把原生多晶外面的东西洗干净了,就过烘房烘干,无尘检查打包。
3、拉晶
送到拉晶,拉晶就是用拉晶炉把多晶硅加热融化,在用子晶向上拉引,工人先把多晶硅放进石英锅里,(厂里为了减少成本,也会用一些洗好的电池片,碎硅片一起融)关上炉子加热,石英锅的融点1700度,硅的融点才1410度左右,融化了硅以后石英锅慢慢转起来,子晶从上面下降,点到锅的中心液面点,也慢慢反方向转,锅下面同时在电加热,液面上加冷,子晶点到液面上就会出现一个光点,慢慢旋转,向上拉引,放肩,转肩,正常拉棒,收尾,一天半左右,一个单晶棒就出来了。
4、切方
单晶棒有了就切方,单晶棒一般是做6英寸的,P型,电阻率0.5-6欧姆(一英寸等于2.4厘米左右)切掉棒子四边,做成有倒角的正方形,在切片,0.22毫米一片吧。
拓展资料
硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,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。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。
单晶硅是一种比较活泼的非金属元素,是晶体材料的重要组成部分,处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势,近三十年来,太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展,成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。
单晶硅可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造,其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域,在军事电子设备中也占有重要地位。
在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天,利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能,实现了迈向绿色能源革命的开始。北京2008年奥运会将把“绿色奥运”做为重要展示面向全世界展现,单晶硅的利用在其中将是非常重要的一环。现在,国外的太阳能光伏电站已经到了理论成熟阶段,正在向实际应用阶段过渡,太阳能硅单晶的利用将是普及到全世界范围,市场需求量不言而喻 。