单晶硅多晶硅的生产工艺以及性质特点80页1
单晶多晶硅片生产工艺流程详解
在【技术应用】单晶、多晶硅片生产工艺流程详解（上）中，笔者介绍了单晶和多晶硅片工艺流程的前半部分，概述了一些工艺流程和概念，以及术语的相关知识。
而本文则是从切片工艺开始了解，到磨片和吸杂，看硅片如何蜕变。
切片切片综述当单晶硅棒送至硅片生产区域时，晶棒已经过了头尾切除、滚磨、参考面磨制的过程，直接粘上碳板，再与切块粘接就能进行切片加工了。
为了能切割下单个的硅片，晶棒必须以某种方式进行切割。
切片过程有一些要求：能按晶体的一特定的方向进行切割；切割面尽可能平整；引入硅片的损伤尽可能的少；材料的损失尽量少。
碳板当硅片从晶棒上切割下来时，需要有某样东西能防止硅片松散地掉落下来。
有代表性的是用碳板与晶棒通过环氧粘合在一起从而使硅片从晶棒上切割下来后，仍粘在碳板上。
碳板不是粘接板的唯一选择，任何种类的粘接板和环氧结合剂都必须有以下几个特性：能支持硅片，防止其在切片过程中掉落并能容易地从粘板和环氧上剥离；还能保护硅片不受污染。
其它粘板材料还有陶瓷和环氧。
石墨是一种用来支撑硅片的坚硬材料，它被做成与晶棒粘接部位一致的形状。
大多数情况下，碳板应严格地沿着晶棒的参考面粘接，这样碳板就能加工成矩形长条。
当然，碳板也可以和晶棒的其它部位粘接，但同样应与该部位形状一致。
碳板的形状很重要，因为它要求能在碳板和晶棒间使用尽可能少的环氧和尽量短的距离。
这个距离要求尽量短，因为环氧是一种相当软的材料而碳板和晶棒是很硬的材料。
当刀片从硬的材料切到软的材料再到硬的材料，可能会引起硅片碎裂。
这里有一些选择环氧类型参考：强度、移动性和污染程度。
粘接碳板与晶棒的环氧应有足够强的粘度，才能支持硅片直到整根晶棒切割完成，因此，它必须能很容易地从硅片上移走，只有最小量的污染。
刀片当从晶棒上切割下硅片时，期望切面平整、损伤小、沿特定方向切割并且损失的材料尽量小。
有一个速度快、安全可靠、经济的切割方法是很值得的。
在半导体企业，两种通常被应用的方法是环型切割和线切割。
单晶硅多晶硅的生产工艺以及性质特点
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未来发展前景：随着光伏、半导体等领域的快速发展，单晶硅和多晶硅的市场前景广阔，未来将有更多的技术创新和应用场景出现。
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技术创新方向：单晶硅和多晶硅的生产工艺不断改进，未来将更加注重提高生产效率、降低成本、提高产品质量等方面。
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市场需求：随着环保意识的提高和能源结构的调整，光伏、半导体等领域的市场需求将持续增长，单晶硅和多晶硅的市场前景将更加广阔。
优点：可以制造出高质量、高性能的单晶硅外延材料，广泛应用于微电子、光电子等领域
Part Four
多晶硅的生产工艺
浇铸法
定义：浇铸法是一种通过将熔融的多晶硅倒入铸模中，待其冷却凝固后取出，形成多晶硅锭的方法。
工艺流程：熔化→浇注→凝固→取出→切片→多晶硅片
特点：生产效率高，成本低，适用于大规模生产。
Part Seven
单晶硅和多晶硅的市场前景和发展趋势
市场现状和发展趋势
市场现状： a. 全球单晶硅和多晶硅市场规模及增长趋势 b. 主要生产国家和地区及市场份额 c. 市场需求及消费者行为特点 a. 全球单晶硅和多晶硅市场规模及增长趋势b. 主要生产国家和地区及市场份额c. 市场需求及消费者行为特点发展趋势： a. 技术创新与升级：提高生产效率、降低成本、提高产品质量等方面的发展趋势 b. 绿色环保：可持续发展和环保要求对单晶硅和多晶硅产业的影响及应对策略 c. 市场需求变化：未来市场需求的变化趋势及预测 d. 行业竞争格局：主要生产商的竞争地位、市场份额及竞争策略a. 技术创新与升级：提高生产效率、降低成本、提高产品质量等方面的发展趋势b. 绿色环保：可持续发展和环保要求对单晶硅和多晶硅产业的影响及应对策略c. 市场需求变化：未来市场需求的变化趋势及预测d. 行业竞争格局：主要生产商的竞争地位、市场份额及竞争策略
多晶硅生产工艺流程
多晶硅生产工艺流程多晶硅是太阳能光伏产业的重要材料，其生产工艺流程可以分为精炼硅矿石、提炼硅、精炼硅、制备硅棒、切割硅片、清洗硅片、多晶硅晶体生长、切割多晶硅棒、制备多晶硅片等几个步骤。
首先是精炼硅矿石的过程。
精炼硅矿石是从矿石中提取硅的原料，主要有黄砂矿和白云石两种。
首先将硅矿石破碎成较小的颗粒，然后通过浮选、磁选等方法去除其中的杂质。
最后将得到的矿石粉末与化学试剂混合，进行还原反应，以得到纯度较高的硅。
接下来是提炼硅的过程。
提炼硅是将精炼的硅矿石进一步纯化，使其纯度达到99.999%以上。
提炼硅主要使用的方法是常压提炼法和低压提炼法。
常压提炼法是将精炼硅矿石与氢气在高温下反应，氟化硅蒸汽冷凝在石英棒上，然后化学还原升温，得到高纯度的批量硅。
低压提炼法是将精炼硅矿石与氢气在低压下反应，得到纯度更高的单晶硅。
提炼硅的关键是在高温下去除氧、杂质和金属，使硅的纯度达到要求。
然后是精炼硅的过程。
精炼硅是指将提炼硅的硅锭溶解在金属硅中再结晶，去除其中的杂质，提高硅的纯度。
首先将提炼硅的硅锭放入炉中，加入金属硅和杂质捕捉剂，加热熔化。
然后通过熔炼和冷却的过程，杂质被分配到金属硅中，纯净的硅从液体中结晶出来。
精炼硅的关键是控制温度、压力、固液比例和加入适量的杂质捕捉剂，以得到高纯度的硅。
接下来是制备硅棒的过程。
制备硅棒是将精炼的硅溶液铸造成硅棒，然后经过拉锭拉制成硅片的过程。
首先将熔化的精炼硅溶液倒入铸模中，形成硅棒。
然后通过拉锭机将硅棒拉制成所需尺寸和厚度的硅片。
制备硅棒的关键是控制温度和拉锭速度，以确保硅片的质量。
然后是切割硅片的过程。
切割硅片是将拉制好的硅棒切成所需尺寸的硅片。
首先将硅棒用锯片切成薄片，然后使用研磨机把硅片切磨成所需尺寸和厚度。
切割硅片的关键是确保切割面的平整度和尺寸精度。
接下来是清洗硅片的过程。
清洗硅片是将切割好的硅片进行物理和化学的清洗，去除其中的污染物和残留物。
清洗硅片的关键是使用合适的溶剂和清洗设备，以确保硅片的表面干净无尘。
单晶硅生产工艺
单晶硅生产工艺单晶硅生产工艺单晶硅是一种非常重要的半导体材料，广泛应用于电子、光电等领域。
其生产工艺较为复杂，需要多个步骤的操作。
下面我们将介绍一下单晶硅的生产工艺。
1. 原料准备单晶硅的主要原料是硅矿石。
一般情况下，采用的是石英砂。
石英砂是一种硅酸盐矿物，其中的二氧化硅（SiO2）含量较高，通常为95%以上。
为了生产高质量的单晶硅，需要精选较为纯净的石英砂。
2. 清洗原料在生产过程中，原料会受到灰尘、油渍等污染物的污染，许多杂质会对单晶硅的生长造成负面影响。
因此，在生产前需要对原料进行清洗。
清洗方法通常是采用化学法对原料进行浸泡。
3. 制备硅气制备硅气是单晶硅生产过程中的重要步骤之一。
硅气是制备晶圆的关键原材料。
制备硅气的方法一般有以下两种：a. 化学气相沉积法（CVD法）该方法是采用氯化硅（SiCl4）与氢气（H2）相反应，生成硅气。
反应式如下：SiCl4(l) + 2H2(g) → Si(s) + 4HCl (g)然后，将产生的气体混合在一起，并通过化工反应器提高压力，以便使气体分子发生反应。
反应器内的反应温度控制在1200-1400℃之间，可获得高质量的硅气。
b. 电弧加热法该方法是采用电弧加热硅棒，使硅棒中的硅熔化，然后将其喷向氢气火焰中，生成硅气。
这种方法适用于小规模的单晶硅生产。
4. 生长晶体在制备好硅气后，就可以进行晶体的生长过程。
晶体生长一般采用下面两种方法：a. Czochralski法使用Czochralski方法生长晶体需要用到Czochralski 炉。
该炉主要由一个碳化硅坩埚和一个加热炉组成。
硅棒形态的晶种经过预处理后，被置于坩埚内，并融化成液态。
随后，棒慢慢上升并旋转，形成单晶硅棒。
晶体生长的过程需要控制晶圆的温度、升降速度、搅拌速度等参数。
b. 化学气相沉积法（CVD法）同样可以使用CVD法生长晶体。
该方法可以按照不同的需求进行晶体的选择，如硅棒、硅片、硅丝等形式的晶种，进行不同形式的晶体生长。
单晶硅的制造工艺
单晶硅的制造工艺
单晶硅是一种广泛应用于光伏、半导体等领域的重要材料，其制造工艺是一个复杂而精密的过程。
下面将介绍单晶硅的主要制造工艺。
原料准备：
制造单晶硅的原料主要是冶金纯度的二氧化硅（硅矿石），经过浸出、精炼等多道工序，得到高纯度的硅原料。
溶解和结晶：
首先，将高纯度硅原料与掺杂剂（通常是磷或硼）加入石英坩埚中，在高温炉中进行溶解，形成硅液。
接着，在特定的条件下，将硅液缓慢降温，使其结晶成为单晶体，这个过程被称为拉晶。
检测和切割：
经过拉晶后的单晶硅要进行各项质量检测，验证其纯度和结晶质量。
然后采用钢丝锯将单晶硅锭切割成薄片，这些薄片将被用于制造半导体器件或太阳能电池等产品。
清洗和加工：
切割后的单晶硅薄片需要经过多道清洗工序，以去除表面的杂质和污垢。
接着进行化学加工，比如在硅片上涂覆光阻、光刻、蒸镀等工艺，最终形成半导体器件或太阳能电池。
应用领域：
制造出来的单晶硅被广泛应用于光伏和半导体行业。
在光伏领域，单晶硅可以转化太阳能为电能；在半导体领域，单晶硅则被用于制造集成电路、光电器件等产品。
1
结语：
单晶硅作为一种重要的半导体材料，其制造工艺需要严谨的工艺控制和高纯度的原料，才能确保最终产品的质量和性能。
随着技术的不断进步，单晶硅的制造工艺也在不断完善，为各个领域的发展提供了坚实的支撑。
通过以上介绍，我们可以初步了解单晶硅的制造工艺及其在实际应用中的重要性，希望本文能够给您带来一定的启发和帮助。
2。
单晶硅_多晶硅_非晶硅的区别和性能差异
单晶硅_多晶硅_非晶硅的区别和性能差异单晶硅，多晶硅，非晶硅的区别和性能差异一、单晶硅太阳能电池名称:单晶硅英文名: Monocrystalline silicon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。
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。
熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。
单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，其电导率随温度的升高而增加，有显著的半导电性。
超纯的单晶硅是本征半导体。
在超纯单晶硅中掺入微量的?A族元素，如硼可提高其导电的程度，而形成p型硅半导体;如掺入微量的?A族元素，如磷或砷也可提高导电程度，形成n型硅半导体。
单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
单晶硅主要用于制作半导体元件。
用途:是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。
二、多晶硅太阳能电池名称:多晶硅英文名:polycrystalline silicon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。
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。
单晶硅生产工艺流程
单晶硅生产工艺流程
单晶硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于电子行业。
其生产工艺是一个复杂而精细的过程，需要经过多个环节才能获得高纯度的单晶硅材料。
下面将介绍单晶硅生产的工艺流程。
原料准备
单晶硅的生产原料主要是二氧化硅，通常以石英砂为主要原料。
石英砂经过粉碎、洗选等处理，去除杂质后，形成符合生产要求的二氧化硅供应原料。
熔融
原料经过混合后，放入熔炉中进行熔融处理。
熔炉内部温度高达数千摄氏度，使得原料熔化成液态。
在熔融的过程中，通过控制温度和熔体的流动速度，可以使杂质被分离出去，从而提高单晶硅的纯度。
晶体生长
熔融的单晶硅液在适当的条件下，通过晶体生长技术，可以形成单晶硅晶体。
晶体生长的过程中需要控制温度和其他参数，使得晶体的结构均匀，避免晶体内部出现缺陷。
检测与加工
生长出的单晶硅晶体需要经过严格的检测，以确保其纯度和结构符合要求。
通过X 射线衍射、电子显微镜等技术对单晶硅进行检测。
在检测合格后，对单晶硅晶体进行切割、抛光等加工处理，将其制成符合要求的单晶硅晶片。
清洗与包装
最后，制成的单晶硅晶片需要进行清洗处理，去除表面的杂质和污垢。
清洗后的单晶硅晶片被包装，以便运输和使用。
包装过程需要保证环境清洁，避免再次污染单晶硅晶片。
总的来说，单晶硅的生产工艺流程包括原料准备、熔融、晶体生长、检测与加工、清洗与包装等多个环节。
每个环节都需要严格控制，以确保最终产出的单晶硅具有高纯度和良好的结晶质量，满足电子行业对材料的要求。
单晶硅的制备过程将科技和工艺结合起来，体现了人类对材料制备工艺的不断探索和创新。
单晶硅和多晶硅太阳能电池片生产工艺流程
单晶硅和多晶硅太阳能电池片生产工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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硅的简介 硅的性质及分布 工业硅的生产 多晶硅的生产 未来的展望
硅的含量及存在形式
在地壳中，硅的含量居第二位 自然界中，只以化合态存在，是构成矿物和岩石的主要成分
国内硅矿分布情况
我国的水晶、石英、天然硅 砂除上海、天津市以外，其 它省、市、自治区均有产出。
质量较好的广东、广西、青海、 福建、云南、四川、黑龙江等省 区；质量最好的有海南、江苏。
14000
13500
13000
553
12500
441
12000
11500
11000
1-Jan 16-Jan 31-Jan 15-Feb 1-Mar 16-Mar 31-Mar 15-Apr 30-Apr 15-May 30-May 14-Jun 29-Jun
名称
2011年上半年 2012年上半年 同比
国外硅矿的分布
• 据资料记载，巴
巴
西较为丰富，次
西
之为马达加斯加 和危地马拉。美
国、加拿大、苏
联、法国、意大
利、印度、澳大
利亚、土耳其、
ห้องสมุดไป่ตู้
缅甸等30多个国
家和地区有少量
元素属性
名称：硅
符号：Si
序号：14
系列：类金属
族：第四主族 周期： 3 颜色和外表： 深灰色、带蓝色调
物理性质：
硅的性质
晶体类型：原子晶体
精炼包
1、钢板 2、石棉板 3、耐火砖 4、耐火砼打结层 5、透气砖
在出炉前向包底通入压缩空气,以防止硅液灌入透气孔 当硅液达三分之一硅包深度时，开启氧气进行氧化精炼
氧气和压缩空气输入硅包底部散气砖中与硅液进行反应，脱除杂质
待完成精炼，关闭氧气，倒完硅液后继续通入压缩空气， 防止散气孔 的堵塞, 稍后扒去硅渣, 等待出下一炉
工业硅均价 13566元/吨 11930元/吨 -12.1%
工业硅的生产方法
工业硅是连续作业过程，无论是国内还是国外 都用碳热法。
以硅石和碳质还原剂为原料，在埋弧电炉中由 电热法冶炼生产的。
工业硅冶炼化学反应比较复杂，但最基本的反 应是：
SiO2+2C—→Si+2CO
制备工业硅的主要流程图
硅石、石焦油、木炭、煤 混料
工业硅的精制
含硅原料和还原剂带入的氧化物杂质
精炼， 除去其中的Ca、Al 等杂质 炉外精炼主要分为氯化精炼和氧化精炼两种 精炼原理是利用渣-金属元素相平衡的原理 将工业硅中的Ca 和Al 氧化脱除后使其进入渣 相
精炼系统
采用底吹方式, 底吹氧的透气砖安装在包底中,透 气砖内有较多的细铜管, 氧气和空气从细铜管中吹 向硅熔液实施精炼
高纯硅
高纯硅 高纯硅
单晶硅
多晶硅 无定形硅
电子级硅
太阳能级硅
工业硅
• 工业硅的纯度约为98%-99%，又称为冶金级 硅。
• 其中含有各种杂质，如Fe、C、B、P 等
工业硅的价格
2012年上半年我国工业 硅价格呈现出震荡下行 走势。
553工业硅均价为11930 元/吨，441工业硅均价 12894元/吨
电炉熔炼 精炼
选料
硅石粒度：
依据电炉容量大小而定 容量:＜5MVA，粒度：8~80mm 容量:5~16.5MVA，粒度：50~100mm
石焦油：
固定碳＞82％，灰分＜5％，水分＜1％ 容量:＜5MVA，粒度：2~10mm 容量:5~16.5MVA，粒度：3~13mm
木炭：
固定碳＞78％，3mm＜粒度＜80mm
密度：2330 kg/m3
硬度：36.5
颜色和外表： 深灰色、有光泽
熔点：1420℃ 沸点：2355℃
硅
熔化热：50.55kJ/mol
蒸气压：4.77Pa（1683K）
化学性质：
常温下稳定，高温下比较活泼 （1）与单质反应：
Si + 2F2 == SiF4 3Si + 2N2 == Si3N4，条件：1000℃ Si + 2Cl2 == SiCl4，条件：300℃ Si + O2 == SiO2，条件：400℃ Si + C == SiC，条件：2000℃
埋弧还原电炉
主体设备，用于对矿石等炉料进行还原熔炼。其生产特点是电极插入炉料，实 行埋弧操作，并利用电阻、电弧加热矿石使之还原。
电炉内部
1、炉料预热区 2、炉料凝结区 3、低温反应区 4、高温反应区 5、电弧区 6、硅液区 7、电极
8、炉衬
工业硅熔炼反应机理
SiO2 SiC Si
T<1500℃ 混合炉料处于预热阶段 T>1500℃ SiO2+3C=SiC+2CO T>1820℃ SiO2+2SiC=3Si+2CO
煤：
灰分＜4％，粒度＜25mm
配料
还原剂中配碳量： 严格控制C与SiO2分子比为2，保证 熔炼过程中不会出现SiC和SiO2剩余
比值
SiO2
C/ SiO2<2 剩余
C/SiO2=2 无剩余
2<C/SiO2<3 无剩余
C/SiO2>3 无剩余
SiC 无剩余 无剩余 剩余 全部
出硅率 低 高 低 无硅
24.08
12-6-6
26.5 23
23.95
12-7-4
25
21
21.98
12-8-1
25
20.6 21.36
12-8-8
25
19.5 21.03
12-8-29 25
19
20.42
12-9-5
全球多晶硅价格行情
全球多晶硅价格行情（单位：美元/公斤）
日期
最高价 最低价 均价
12-1-4
35
30
30.5
12-2-1
35
30.5 31.25
12-2-29 35
30.5 31.74
12-3-7
35
29
30.7
12-4-4
29
24.5 25.75
12-5-2
28
23
24.5
12-5-30 26.5 23
工业硅的用途
• （1）配制合金 • （2）制造高纯半导体 • （3）制造有机硅 • （4）制作耐高温材料和其他材料
配制合金
铝硅合金
硅铜合金
高纯半导体
大功率WLAN
有机硅
有机硅键盘
有机硅帆布兜
耐高温材料和其他材料
氮化硅陶瓷
氮化硅轴承
多晶硅
定义
形成过程
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。
（2）与氧化性酸反应： 在常温下硅对多数酸是稳定 Si + 4HF == SiF4↑ + 2H2↑ Si + 4HNO3+6HF == H2SiF6+4NO2+4H2O
（3）与碱反应： 在常温下硅能与稀碱溶液反应 Si + 2OH - + H2O == SiO32- + 2H2↑
硅的分类
工业硅
硅