多晶硅制备技术的研究现状
多晶硅工艺总结报告范文(3篇)

第1篇一、项目概述随着全球光伏产业的迅猛发展,多晶硅作为光伏产品制造的基础原材料,其市场需求逐年上升。
多晶硅的生产工艺复杂,技术要求高,对环境保护和能源利用提出了更高的要求。
本报告针对多晶硅工艺进行总结,旨在分析现有工艺的特点、优缺点,并提出未来发展方向。
二、技术背景及现有技术基础1. 技术背景多晶硅是制造太阳能电池的关键材料,具有成本低、性能稳定、易于加工等优点。
目前,多晶硅生产工艺主要有西门子法、硅烷流化床法等。
2. 现有技术基础(1)西门子法:西门子法是目前应用最广泛的多晶硅生产工艺,采用氯气和氢气合成氯化氢,工业硅粉与氯化氢在合成流化床中合成三氯氢硅(TCS)气体并分离回收尾气,对TCS进行精馏/提纯,将TCS与高纯氢气送入还原炉并经化学气相沉积反应生产高纯多晶硅。
改良西门子法通过尾气回收和STC氢化工艺,实现了多晶硅生产流程的闭路循环。
(2)硅烷流化床法:硅烷流化床法以硅烷气为反应气生产粒状多晶硅,具有能耗低、可实现连续化生产、绿色环保等优点。
该工艺通过使用流化床,连续生产过程取代了改良西门子法批次间歇生产,产品为颗粒状多晶硅,省去了破碎工序。
三、工艺特点及优缺点1. 西门子法(1)特点:技术成熟稳定,生产转化率高,产品纯度高,业内主流的加工路线。
(2)优点:生产转化率高,产品纯度高,易于大规模生产。
(3)缺点:能耗高,生产过程中产生大量剧毒副产品STC,对环境造成污染,不能连续生产。
2. 硅烷流化床法(1)特点:能耗低,可实现连续化生产,绿色环保,产品为颗粒状多晶硅。
(2)优点:能耗低,生产过程中绿色环保,产品为颗粒状多晶硅,省去了破碎工序。
(3)缺点:生产稳定性、一致性、规模化以及产品质量有待提高。
四、关键技术及创新点1. 西门子法关键技术(1)尾气回收技术:通过尾气回收,将还原炉还原过程中产生的STC转化为TCS,实现闭路循环。
(2)STC氢化工艺:将尾气中分离出的STC进行氢化反应,转化为TCS,实现闭路循环。
多晶硅生产工艺的现状与发展

多晶硅生产工艺的现状与发展
多晶硅是一种结构紧凑、电性能良好、高度集成化的半导体材料,被广泛应用于电子和通信领域。
近年来,随着科技的进步和市场需求的增长,多晶硅生产工艺也发生了显著的变化。
一是提高多晶硅质量。
目前,多晶硅的厂商正在努力提高多晶硅的性能,特别是在噪音补偿、转换速率和动态范围等方面的性能。
据报道,一些新的多晶硅工艺已经大大提高了多晶硅的动态范围、信噪比和低噪音补偿能力。
二是优化多晶硅工艺流程。
当前,多晶硅生产商正在努力优化多晶硅的生产工艺,减少工艺流程所需的能源及其他资源的消耗。
优化的多晶硅生产工艺,大大提高了多晶硅的产量,缩短了生产时间,降低了成本,从而提高了竞争力。
三是采用新型多晶硅工艺。
近年来,多晶硅领域的科研人员和技术专家致力于开发新型的多晶硅工艺,满足市场对高性能多晶硅的需求。
例如,我国科学家采用改进的Czochralski晶体生长术,开发出一种多晶硅生产工艺,可以大大提高多晶硅晶体的性能与稳定性,实现多晶硅在高温环境下的持久性和可靠性。
四是提升多晶硅功能性能。
目前,多晶硅工艺正在不断提高多晶硅的电性能,特别是在电容、温度、特性阻抗和电流能力方面的功能性能。
为此,多晶硅工艺可以通过改进熔体凝固方法,优化受控负载的温度、压力和熔体凝固时间,以获得更加优秀的电性能。
多晶硅是一种复杂的半导体材料,其生产技术也极其复杂。
然而,
近年来,多晶硅生产工艺不断发展,有助于提高多晶硅的质量,优化其工艺流程,采用新型工艺,提升多晶硅功能性能。
未来,多晶硅技术的发展仍将是一个充满机遇与挑战的领域,也是未来发展的重要方向之一。
多晶硅生产工艺的现状与发展

多晶硅生产工艺的现状与发展多晶硅是一种重要的半导体材料,被广泛应用于太阳能电池板、集成电路、电子器件等领域。
多晶硅生产工艺的发展对于提高材料品质、降低生产成本、增加产量具有重要意义。
本文将介绍多晶硅生产工艺的现状和未来发展方向。
1.传统多晶硅生产工艺传统的多晶硅生产工艺主要包括:气相沉积法(CVD)、气相切割法(PCD)、气相重结晶法、锗接种法等。
其中CVD法是目前最为成熟的工艺,其原理是在高温、高真空条件下,将气体中的硅源化合物分解成原子硅,然后沉积在衬底上。
CVD法生产多晶硅的设备复杂,成本高,但是能够获得高质量的多晶硅材料。
目前,随着半导体工业的不断发展和多晶硅应用领域的扩大,一些新型的多晶硅生产工艺也得到了广泛关注,包括:光热化学气相沉积法(HTC-CVD)、区域电化学多晶硅制备法(REG-CVD)、气氛设计多晶硅制备法(FDS)、金属硅化多晶硅制备法(MSS)、悬浮化学气相沉积法(SS-CVD)等。
其中,光热化学气相沉积法(HTC-CVD)具有制备速度快、成本低、晶格缺陷较少等优点,逐渐成为一种有潜力的新型多晶硅生产工艺。
装置主要由2-5只温度不同的电子束炉组成,同时利用氢气、氯气等化学气体对纯硅棒进行气相反应,制备出高纯度的多晶硅材料。
1.提高生产效率目前,多晶硅生产的效率较低,生产周期长,成本高。
未来的发展方向是尽可能提高生产效率,降低生产成本。
例如,利用自动化技术改进传统制备工艺,或者开发新型制备工艺,提高生产效率、降低工艺成本。
2.提高材料品质多晶硅的材料品质会影响其在半导体、太阳能电池等领域的应用效果,未来的发展方向是提高材料的结晶度、均匀度,减少杂质、晶格缺陷等。
例如,开发新型光热化学气相沉积法等制备工艺,优化反应条件,改善材料品质。
3.推广应用领域多晶硅广泛应用于太阳能电池板、集成电路、传感器等领域,未来的发展方向是拓宽应用领域,例如通过优化制备工艺,推出更适用于显示屏等应用领域的多晶硅材料,拓宽其应用领域。
多晶硅生产工艺的现状与发展

易爆的气体,这极大地增加了硅烷的保存难度,在日常生产过程中不易于管理。
产品和晶种相对容易受到污染,存在超细硅粉问题,工艺和设备成熟度较低。
1.3 冶金法冶金法制备多晶硅主要分为两个步骤:第一,需要采用真空蒸馏、定向凝固等方式对工业硅进行提纯,去除工业硅中的杂质,使其纯度达到要求。
第二,通过等离子炉清除C、B等元素,得到更加纯净的硅元素。
通过这种方式制备的多晶硅具有P-极性,并且电阻系数较小,因而具有较高的光电转化效果。
日本Kawasaki Steel企业采用的就是这种制造方式,可以有效地对工业硅进行提纯。
此外,上述方法还可以进行优化,优化过程主要用到了湿法精炼极性处理。
通过这种方式可以对多晶硅进一步进行精炼,与未使用该方法相比,可以将太阳能电池的工作效率提升到15%左右。
由此可见,多晶硅的纯度非常的重要,通过提高多晶硅的纯度可以极大地改变多晶硅的物理特性,能够在很大程度上提高太阳能电池的工作效率。
1.4 流化床法流化床法是美国Boeing公司研发的多晶硅生产工艺,该方法主要采用硅籽作为沉积体,再将其与卤硅烷进行反应,进而制造多晶硅。
流化床法制造多晶硅需要用到流化床反应器,具体反应过程如下:将SiHCl3和H2由底部注入到反应装置中,在经过加热区和反应区后,可以和装置顶部的硅晶体进行反应,反应条件需要处在高温环境,同时在气相沉积的作用下,硅晶体将会不断增多,最终可以形成多晶硅产物。
该方法与西门子法相比主要具有以下优势:第一,可以进行连续生产,生产过程中不需要停顿,因而具有极高的生产效率。
第二,能量转化率较高,与西门子法相比,可以在很大程度上降低能耗。
第三,反应物为流动状态,有效地保障了反应物之间能够充分接触,进而提高反应效率,缩短反应时间[2]。
1.5 硅石碳热还原法硅石碳热还原法是利用C来还原SiO2进行多晶硅的制备,反应方程式如下:SiO2+C=Si+CO2。
这种多晶硅制备方法经过Sintef公司改进后,生产过程如下:在离子回转炉中通过C对SiO2进行还原,得到产物SiC,再将SiC投入到电弧炉中继续和SiO2反应,可以得到液态的硅。
太阳能多晶硅的制备与改进

太阳能多晶硅的制备与改进
太阳能多晶硅是一种重要的半导体材料,广泛应用于太阳能电池等领域。
本文将探讨太阳能多晶硅的制备方法、现状及改进措施。
一、太阳能多晶硅的制备方法
太阳能多晶硅的制备方法有多种,其中最常用的是“Czochralski”法。
这种方法首先将硅石和其他材料冶炼成硅锭,再将硅锭通过
加热融化并控制温度方式,使其慢慢地凝固生成多晶硅。
二、现状分析
太阳能多晶硅的制备过程耗时、耗费资源且难以实现大规模工业生产。
目前,太阳能多晶硅的主要生产国家是中国、美国、韩
国等。
在中国,太阳能多晶硅的主要生产基地位于江苏、浙江、安徽等地,其中江苏张家港新区太阳能产业园区是全球最大的太阳能
多晶硅生产基地之一。
三、改进措施
由于太阳能多晶硅的制备工气氛分类复杂、成本高昂,科学家们一直在努力改进其制备方法。
以下是几种可能的改进措施:
1. 采用新的制备方法,例如“修炼法”和“配伍法”。
这些方法可降低生产成本,并提高能源利用率。
2. 引进新型设备,例如高温过程中目视监测+/无人间歇代替动态监测。
这样可省去人工调整过程,提高生产效率。
3. 优化生产过程,使废气、废水以及其他生产废弃物得到回收再利用。
这样既保护环境,又可降低生产成本。
四、结论
太阳能多晶硅是一种重要的半导体材料,其制备方法虽然比较成熟,但其制备成本较高。
通过探讨现状及改进措施,我们可以看到,科学家们正在不断尝试着推陈出新,改进太阳能多晶硅的
制备方法,使其更加具有可持续性和可靠性,为太阳能产业的发展做出贡献。
多晶硅制备技术的研究现状

多晶硅制备技术的研究现状一、传统溶液法制备多晶硅1.传统的溶液法制备多晶硅是最早也是最常见的一种制备方法。
该方法是将硅原料和溶剂溶解在一起,然后通过适当的工艺进行结晶,最后得到多晶硅。
2.早期的溶液法制备多晶硅存在着成本高、能耗大、产量低等问题。
为了克服这些问题,研究者通过改变制备条件,如控制温度、浓度、搅拌速度等,以及添加一些助剂来改善制备过程。
3.近年来,随着研究的深入,许多新型的溶液法制备多晶硅的技术被提出。
例如,采用低成本的硅源,如废硅片、废硅片、冶金硅等,通过一系列的提纯步骤来获取高纯度的硅;采用微乳液法、溶剂热法等新型溶液制备方法,可以提高多晶硅的晶粒度、晶界质量等。
二、气相法制备多晶硅1.气相法制备多晶硅是近年来发展起来的新型制备方法。
该方法是通过气相沉积或气相热解技术,将硅原料气体转化为固态多晶硅纤维或粉末。
2.气相法制备多晶硅具有成本低、生产效率高、能耗小等优点,因此受到了广泛关注和应用。
目前,主要有两种气相法制备多晶硅的技术,即化学气相沉积法和热解法。
3.化学气相沉积法是利用化学反应,在合适的温度下将气态硅源转化为多晶硅。
热解法是将硅源气体在高温下分解,生成多晶硅纤维或粉末。
这两种方法都可以通过改变制备条件来控制多晶硅的性质。
4.近年来,研究者通过改进气相法的制备工艺和设备,提高了多晶硅的制备效率和质量。
例如,采用高温化学反应炉、激光烧结技术等先进设备,可以控制多晶硅的晶粒尺寸、形貌等。
总结起来,多晶硅的制备技术已经取得了很大的发展。
随着材料科学和工程技术的进步,多晶硅的制备工艺将不断改进和完善,以满足不同领域对多晶硅材料的需求。
2024年多晶硅市场分析现状

多晶硅市场分析现状引言多晶硅是一种高纯度的硅材料,广泛应用于太阳能、半导体和微电子等领域。
本文将对多晶硅市场的现状进行分析,包括市场规模、行业竞争、发展趋势等方面。
市场规模多晶硅市场自发展以来呈现出快速增长的趋势。
据市场研究数据显示,全球多晶硅市场规模在过去几年中持续增加。
多晶硅在太阳能领域的需求持续增长,推动了市场的扩大。
另外,半导体和微电子领域对多晶硅的需求也在增加,进一步推动了市场的增长。
行业竞争多晶硅市场的竞争相对激烈。
由于多晶硅产品技术门槛相对较低,市场上存在着大量的多晶硅制造商。
主要的竞争策略包括价格竞争、产品质量和性能的改进以及市场营销活动等。
一些大型制造商拥有较强的生产能力和销售网络,通过规模效应获得了一定的竞争优势。
同时,多晶硅市场也面临着一些挑战。
首先,市场供应过剩可能导致价格下降,给企业带来一定压力。
其次,新兴技术的出现可能对多晶硅市场构成威胁,例如新型太阳能电池技术的发展可能减少对多晶硅的需求。
发展趋势多晶硅市场的发展趋势主要包括以下几个方面:1.太阳能领域的增长:随着对可再生能源的需求增加,太阳能领域将继续成为多晶硅市场的重要驱动力。
太阳能行业的快速发展将刺激对多晶硅的需求增长。
2.技术进步:多晶硅制造技术的不断改进将提高产品质量和性能,降低成本,增强市场竞争力。
新技术的引入可能使多晶硅产品更加高效和可靠,进一步拓展市场。
3.市场地域扩张:多晶硅市场将寻求在全球范围内扩大市场份额。
特别是一些新兴市场的崛起将提供更多的机会,如亚洲地区的太阳能产业增长迅速。
4.环境法规的支持:多国政府对可再生能源的支持将有助于多晶硅市场的发展。
环境法规的推动将激励企业采用更多的太阳能产品,从而增加对多晶硅的需求。
总结多晶硅市场目前呈现出快速增长的趋势,并面临激烈的竞争。
太阳能领域的增长、技术进步、市场地域扩张和环境法规的支持将是多晶硅市场发展的主要趋势。
尽管市场面临一些挑战,但多晶硅作为高纯度硅材料在可再生能源和半导体领域的应用前景广阔。
多晶硅行业现状与发展趋势

多晶硅行业现状与发展趋势
多晶硅是一种重要的半导体原材料,在太阳能电池、集成电路、光纤、半导体器件等领域广泛应用。
以下是多晶硅行业的现状和发展趋势:
1. 现状:多晶硅行业目前处于快速发展阶段。
由于太阳能产业的崛起,对多晶硅的需求大增,使得多晶硅行业得到了迅猛的发展。
中国是全球最大的多晶硅生产国家,有着庞大的生产能力和产量。
2. 供需形势:尽管多晶硅行业目前仍面临着供需矛盾,但随着太阳能发电成本的降低和市场需求的增加,多晶硅的产能将不断增加,并逐渐实现供需平衡。
3. 技术进步:多晶硅制备技术正在不断进步,从传统的电化学法制备向雾化法、气相沉积等新工艺转变。
技术的不断创新和进步将提高多晶硅的纯度和质量,降低生产成本。
4. 绿色发展:多晶硅行业面临的一大挑战是环境污染。
多晶硅生产过程中产生大量的氢气和氯气等有毒气体,处理这些废气和废水对环境保护提出了更高的要求。
多晶硅企业需要加大环保投入,采取更加清洁和环保的生产方式。
5. 国际市场:多晶硅行业面临着国际市场的竞争。
中国是全球多晶硅的主要生产国家,但其他国家也在逐渐发展多晶硅产业,如美国、韩国、德国等。
因此,中国多晶硅企业需要提高产品质量和技术水平,打造自己的品牌以在国际市场中获得竞争优
势。
总的来说,多晶硅行业在太阳能产业的推动下正处于快速发展阶段。
随着技术的进步和市场需求的增加,多晶硅行业有望实现更好的发展,并为清洁能源产业的发展做出更大的贡献。
然而,多晶硅行业也面临着供需矛盾、环境污染等挑战,需要通过技术创新和绿色发展来解决。
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多晶硅制备技术的研究现状作者:段昊院系:化学化工学院学号:1502070117日期:2009/10/24多晶硅制备技术的研究现状段昊,中南大学,化学化工学院,1502070117摘要:多晶硅是当今社会在能源和信息产业的重要无机材料,他具备单晶硅和非晶硅的诸多优点,广泛用于制造太阳能电池及半导体。
高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料,在短期内,还不可能有其他材料能够替代硅材料而成为电子和光伏产业主要原材料。
目前多晶硅生产制备的多种生产工艺路线并存,本文主要讨论了制备多晶硅的不同方法及差异。
关键字:多晶硅,制备,晶化,气象沉积。
引言:自从半导体工业发展以来,硅作为性能优良的半导体材料受到人们的重视。
硅有单晶硅,多晶硅和非晶硅等形态,多晶硅兼具单晶硅和非晶硅的大部分优点于一身,以及相对较成熟的单晶硅制造工艺被沿用到多晶硅的制备中,人们对多晶硅制备的研究兴趣愈发浓厚。
多晶硅主要应用于半导体工业及制造太阳能电池上,占多晶硅总需求的90%以上。
目前有两个应用方向有发展潜力:一是大晶粒多晶硅,具有远大于非晶硅,并与单晶硅可相比拟的高载流子迁移率,常代替非晶硅应用于薄膜晶体管(TFT)的有源层,因此不仅可以取代非晶硅用于液晶显示器件(LCD),而且用它制作的互补MOS(CMOS)电路可以实现LCD一体化,即把外围驱动电路和显示屏做在同一衬底上;另一方面,多晶硅薄膜在光照下,无非晶硅薄膜材料在受到长时间的光照之后,光电导和暗电导的性能均有所降低的光致亚稳效应(S-W效应),而且带隙较窄,对可见光能有效吸收,被公认为是高效率和低功耗的光伏材料,因为在太阳电池制作上的应用十分成功。
本文总结了多晶硅制备的一些方法。
制备方法:目前多晶硅制备方法有铸造法[1]和低温合成法[2]两大方法。
其中铸造法有浇铸法,定向凝固法,电磁感应加热连续铸造法等;低温合成则分为化学气象沉积(CVD)和非晶硅薄膜晶化两类。
非晶硅薄膜晶化又有金属诱导横向晶化,准分子激光诱导等方法;化学气象沉积则有触媒化学气象沉积(CAT-CVD),电感耦合等离子体化学气象沉积(ICP-CVD),等离子体增强气象沉积(PECVD),热丝化学气象沉积(HWCVD)等。
铸造法:有浇铸法,定向凝固法,电磁感应加热连续铸造法等。
制备的多晶硅多是较大的颗粒。
浇铸法是将预熔的硅倒入准备好的凝固坩埚结晶制备多晶硅的方法。
该方法工艺成熟,简单,可以实现半连续生产。
但是在高温下坩埚会与熔融态的硅发生反应,引入杂志,并且倾倒到另一坩埚中同样会引入杂质,造成二次污染,因此制的的多晶硅纯度不高。
定向凝固法在一个坩埚中熔炼,通过控制和保持坩埚内温度梯度的方向和大小,会沿温度梯度方向凝固,从而形成一个柱状晶体组织。
该方法熔融和结晶在同一个坩埚内进行,不会产生二次污染;但是由于熔态和固态同时存在,定向结晶时固液两相中杂质含量不同,导致所的多晶硅的杂质含量不均匀。
因此徐切除两边的部分,降低了原料的利用率。
同时该方法也存在能耗高等缺陷。
电磁感应加热连续铸造法(EMCP)[3]利用电磁感应加热融化硅原料,融化部分相信的区域转移时其余部分凝固结晶。
该方法不使用坩埚,有避免了杂质的二次污染,同时可实现连续生产,减小能耗等优点。
低温合成[4]:该方法主要用于合成多晶硅薄膜,有非晶硅晶化法及气象沉积法两大方法。
非晶硅晶化:该方法需要预先制备非晶硅薄膜,再通过晶化得到所需产物。
快速退火法:该方法有快速热退,火用时短,耗能少,效率高,工业应用前景好等优点。
王红娟,卢景霄,刘萍,王生钊等研究了低温快速热退火晶化法[5]合成多晶硅薄膜,将沉积好的非晶硅薄膜放入特制的快速热退火炉中进行退火。
利用’射线衍射仪分析退火后的薄膜晶体结构,用电导率测试仪测试其暗电导率。
研究结果表明,利用快速热退火晶化能够使非晶硅薄膜在较低温度下,在较短时间内发生晶化。
张宇翔,王海燕,陈永生,杨仕峨等人研究了快速光热退火法[6]制备多晶硅薄膜,他们用等离子体增强型化学气相沉积先得到非晶硅薄膜,再用卤钨灯照射的方法对其进行快速光热退火,得到了多晶硅薄膜。
然后,进行XRD衍射谱、暗电导率和拉曼光谱等的测量。
结果发现,a-S i H薄膜在RATA退火中,退火温度在750℃以上,晶化时间需要2min,退火温度在650℃以下,晶化时间则需要2 5h,晶化后,晶粒的优先取向是(111)晶向;退火温度850℃时,得到的晶粒最大,暗电导率也最大;退火温度越高,晶化程度越好;退火时间越长,晶粒尺寸越人;光子激励在RATA退火中起着重要作用。
金属诱导横向晶化法:金属诱导晶化制备多晶硅方法是通过对制备Ni、Al、Au、Ag、Pd等金属与非晶态硅的复合薄膜并使其在低温下退火处理,在金属的诱导作用下使非晶态硅在较低温度下晶化而获得多晶硅。
夏冬林,杨晨,徐慢,赵修建等研究了金属铝诱导制备多晶硅薄膜的方法[7]。
他们以氢气稀释的硅烷和硼烷为气源,利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备出p型a-Si薄膜.采用铝诱导晶化技术对不同厚度的铝膜对a-Si薄膜晶化的影响进行了研完。
发现,铝膜溅射为10 s的非晶硅薄膜样品在450℃下退火10 min 后,p型a-Si结构仍为非晶态,铝膜溅射为20s、的非晶硅薄膜在450 0C下退火20 min后,p型a-Si薄膜开始晶化为poly-Si薄膜,并且铝膜厚度越厚,则a-Si 薄膜晶化程度越强。
激光诱导晶化法:激光诱导进化法利用瞬间激光脉冲产生的高能量入射到非晶硅薄膜表面,仅在薄膜表层100 nm厚的深度产生热能效应,使a-Si薄膜在瞬间达到1000 0C左右,从而实现a-Si向Poly-Si的转变。
在此过程中,激光脉冲的瞬间(1550 ns)能量被a-Si薄膜吸收并转化为相变能,因此,不会有过多的热能传导到薄膜衬底,合理选择激光的波长和功率,使用激光加热就能够使a-Si薄膜达到熔化的温度且保证基片的温度较低。
廖燕平,黄金英,郜峰利等人研究了激光晶化多晶硅的制备与其XRD谱[8],对氢化非晶硅(aSi·H)进行了脱氢和不同能量密度的准分子激光晶化多晶硅的实验,对所得样品用X射线衍射表征.针对多晶硅(111)面特征峰的强度、晶面间距和宽化信息,分析了激光功率密度对晶化多晶硅结晶度和应力的影响,根据谢乐公式(S ch err er)估算了晶粒的大小,得到用准分子激光晶化多晶硅的较佳工艺参数,并且验证了激光辐射对薄膜材料作用的3种情况。
戴永兵,邹雪城,徐重阳等用准分子激光诱导非晶硅晶化制备了多晶硅薄膜晶体管[9],该方法用XeCl准分子激光器对PECVD法生长的非晶硅薄膜进行了诱导晶化处理,成功制备了多晶硅薄膜晶体管。
低压气象化学沉积法:低压化学气相沉积是一种直接生成多晶硅薄膜的方法。
它是集成电路中普遍采用的标准方法,具有生长速度快、成膜致密、均匀、装片容量大等特点。
邱春文,石旺舟等以四氟化硅和氢气为气源PECVD法低温制备了多晶硅薄膜[10],并研究了其机理,采用常规的PECVD法在低温(≤400℃)条件下制得大颗粒(直径>100nm)、高迁移率(~20cm2/vs),择优取向(220)明显的多晶硅薄膜。
选用的反应气体为SiH4和H2混合气体。
加入少量的SiH4后,沉积速率提高了将近10倍。
同时还提出该方法在低温时促使多晶硅结构形成的反应基元应是SiFmHn(m+n≤3),而不可能是SiHn(n≤3)基团。
赵晓锋,温殿忠也对PECVD制备多晶硅薄膜进行了研究研究[11],该实验基于PECVD以高纯硅烷为气源研究制备多晶i硅薄膜,在衬底温度550℃,射频( 13 56M H z)电源功率为20W直接沉积获得多晶硅薄膜。
采用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(sEM)对多个样品薄膜的结晶情况及形貌进行分析,薄膜结淤.粒取向均为<111>、<220 >、<311>晶向。
对550℃沉积态薄膜在goo℃、1000℃时进行高温退火处理,硅衍射峰明显加强。
结果表明,退火温度越高,退火时间越长,得到多b硅薄膜表面晶粒趋于平坦,择优取向为<111>晶向,晶粒也相对增大。
刘丰珍,朱美芳,冯勇,刘金龙,汪六九,韩一琴采用了等离子体热丝法对多晶硅薄膜进行了合成[12],他们采用热丝化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积相结合的技术制备了多晶硅薄膜,并通过Raman散射、XRD、吸收谱等手段研究了薄膜结构和光学性质。
发现与单纯的热丝和等离子体技术相比,等离子体热丝CV D技术在一定条件下有助十薄膜的}钻化和提高薄膜均匀性。
Auger谱研究表明等离子体的引入人人降低了硅化物在高温热丝表面的形成。
结果与展望:等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在制备多晶硅薄膜方面有很大的应用潜力,这种方法所需的衬底温度较低,可选用廉价的玻璃作衬底,从而降低器件的成本,另外可大面积均匀成膜的优点使其获得广泛的应用。
固相晶化法的优点是能制备大面积的薄膜,晶粒尺寸大于直接沉积的多晶硅。
可进行原位掺杂,成本低,工艺简单,易于形成生产线。
但是该法制的的多晶硅薄膜晶粒的晶面取向是随机的。
相邻晶粒晶面取向不同将形成较高的势垒,需要进行氢化处理来提高SPC多晶硅的性能。
激光法制备的多晶硅薄膜晶粒大、空间选择性好、掺杂效率高、晶内缺陷少但晶粒对激光功率敏感,生产成本高,设备维护复杂。
总体来看,气象沉积法有望成为大量制备高品质多晶硅的理想方法。
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