多晶硅锭生产技术原理.ppt

ALD炉的结构FurnacelidTopheaterCrucibleSupportplateBottomheaterHeatgateCoolingplateFurnacebody第31页,共40页，2024年2月25日，星期天典型结晶生长周期的参数第32页,共40页，2024年2月25日，星期天5个主要阶段。加热/抽真空/通入氩气。熔化。炉温保持在1540度，同时通入流动的氩气。结晶。在这阶段开始时底部加热器停止供电并将热阀打开以保持适当的热量散出。退火。这阶段主要是消除结晶时在硅锭中形成的残留应力。冷却。停止供电。有两个重要特征性时刻点：*硅料的温度开始迅速增高时，所有的硅料都已熔化，输入的电能全部用于加热硅熔液，此时第3阶段结晶开始。*当底部加热器功率增高，预示结晶完成，无结晶放热后用以维持温度水平。第33页,共40页，2024年2月25日，星期天六、热交换法工艺讨论1、石英陶瓷坩埚的准备：除严格控制坩埚和喷涂层的质量外，坩埚的几何尺寸和厚度也应充分注意。2、长晶速度的控制：第一种热交换法炉型长晶速度为0.15-0.28mm/分，第二种炉型0.20-0.30mm/分，而贝里其曼法为0.8-1.0mm/分，单晶则大于1mm/分。从节能及缩短周期提高生产率考虑，可通过增大散热强度提高长晶速度；从柱状晶长大，减少微细晶粒考虑，增大给热强度限制散热速度控制结晶速度。晶粒大至2-10mm，对少子寿命影响很小。3、退火工艺优化：高温退火主要是为了消除硅锭内部产生的各种应力，而降低位错密度。但高温退火会导致已集中的杂质在固相中的反扩散。可以通过实测数据对比来调整高温退火温度及退火温度降低速度。4、加热方式：发热体有电阻和电频（强化对流）。顶底加热方式有利于大锭生产。第34页,共40页，2024年2月25日，星期天第35页,共40页，2024年2月25日，星期天七、结晶炉结构类型的选择1．生产效率：容积（硅锭的大小尺寸）和熔融-结晶周期决定产能；2．硅锭质量和硅料利用效率：杂质和缺陷的分布和数量、反污染的可能、温度场均匀可控、结晶速度可调控、晶粒尺寸和分布、硅液对流强度等决定硅锭/硅片的质量；3．能耗和成本：主要考虑热效率或热损失的水平；4．操作维修简易：考虑装料和出锭操作、炉体和附属设备的结构和安置、自动控制水平、加热部件等消耗品备件的寿命和加工的难易程度；5．售后的信息和技术服务，包括安装调试和人员培训等；6．价格和交货期；7．现有用户的评价。第36页,共40页，2024年2月25日，星期天八、多晶硅片的高效率、高质量生产方向1.?提升每道工序合格品率（包括辅料和耗材） 2.控制并优化结晶前沿的移动速度 3.?提高少子寿命，提高硅块可用高度比例 4.?降低硅锭/硅片缺陷密度 5.?切薄片（180～150μm) 6.?用细线减小锯缝，降低线锯锯切损失 7.?规模生产大尺寸硅片（156–210mm） 8.?减少砂浆用量，提高磨料再利用效率 9.采用大容量结晶炉第37页,共40页，2024年2月25日，星期天结晶炉性能比较表供应商GTSolarTechnologies(USA)GTSolarTechnologies(USA)ALDVacuumTechnologiesAG(Germany)型号GT-DSS240GT-DSS450SCU250/375坩埚尺寸690x690x320mm840x840x420mm690(834)x690(834)x390mm硅锭重量240-270kgs400-450kgs256(375)Kgs每炉时间50小时52-54小时40-50小时年产锭数160450200单炉产能2.8-3.2MW/年6.2MW/年4(6)MW/年装卸料方式底开底开顶开炉截面形状圆圆方加热方式周围电阻式周围电阻式顶底部电阻棒操作系统全自动全自动全自动(PLC控制系统、多炉）电源200kVA,3x400VAC200kVA,3x480VAC200kVA,3x400VAC,50Hz冷却水7.2M3/时,进3.4出0.9Bar,21-30oC(降8oC)7.8M3/时,进3.5-4.5Bar,21-30oC(降8oC)14.4M3/时,进3.5出0.5Bar,10-35oC(降8oC)备用水3.6M3/时,8小时4M