多晶硅产品的用途和生产工艺详细介绍.doc

PAGE PAGE 1 多晶硅产品 用途与生产工艺详介 多晶硅产品的用途与生产工艺介绍 讲课提纲： 多晶硅产品的用途 国内外多晶硅生产情况与市场分析 多晶硅生产方法 多晶硅生产的主要特点 多晶硅生产的主要工艺过程 讲课想要达到的目的： 通过介绍，希望达到以下几点目的： 了解半导体多晶硅有关基本概念与有关名词，为今后进一步学习、交流与提高打下基础； 了解多晶硅的主要用途与国内外多晶硅的生产和市场情况，热爱多晶硅事业与行业； 3，了解多晶硅生产方法和多晶硅生产的主要特点，加深对多晶硅生产工艺流程的初步认识； 4，了解公司3000吨/年多晶硅项目的主要工艺过程、工厂的概况、规模、车间工序的相互关联，有利于今后工作的开展。 多晶硅产品的用途 在讲多晶硅的用途前，我们先讲一讲半导体多晶硅的有关概念和有关名词。 1，什么是多晶硅？ 我们所说的多晶硅是半导体级多晶硅，或太阳能级多晶硅，它主要是用工业硅或称冶金硅（纯度98-99%）经氯化合成生产硅氯化物，将硅氯化物精制提纯后得到纯三氯氢硅，再将三氯氢硅用氢进行还原生成有金属光泽的、银灰色的、具有半导体特性产品，称为半导体级多晶硅。 2，什么是半导体？ 所谓半导体是界于导体与绝缘体性质之间的一类物质，导体、半导体与绝缘体的大概分别是以电阻率来划分的，见表1。 表1 导体、半导体与绝缘体的划分 名 称 电 阻 率（Ω.Cm） 备 注 导体 ＜10-4 ＜0.0001 Cu, Ag, AL等 半导体 10-4~109 0.0001~1000000000 Si, Ge, GaAs等 绝缘体 ＞109 ＞1000000000 塑料，石英，玻璃，橡胶等 3，纯度表示法 半导体的纯度表示与一般产品的纯度表示是不一样的，一般产品的纯度是以主体物质的含量多少来表示，半导体的纯度是以杂质含量与主体物质含量之比来表示的。见表2。 表2 纯度表示法 1% 1/100 10-2 2N 百分之一（减量法，扣除主要杂质的量后） 1PPm 1/1000000 10-6 6N 百万分之一 0。000001 1PPb 1/1000000000 10-9 9N 十亿分之一 0。000000001 1PPt 1/1000000000000 10-12 12N 万亿分之一 0。000000000001 PPma 原子比 PPmw 重量比 PPba 原子比 PPbw 重量比 PPta 原子比 PPtw 重量比 1），外购的工业硅纯度 外购的工业硅纯度是百分比，1个九，“1N”，98%， 两个九，“2N”，99%，是指扣除测定的杂质元素重量后，其余作为硅的含量（纯度）。如工业硅中Fe≤0.4%,AL≤0.3%,Ca≤0.3%,共≤1%, 则工业硅的纯度是：（100-1）X100%=99% 。 2),半导体纯度 工业硅中的B含量是0.002%(W)，则工业硅纯度对硼来说被视为99.998%，即4N（对B来说）。 半导体硅中的B含量，如P型电阻率是3000Ω.Cm时，查曲线图得B的原子数为4.3X1012原子/Cm3，则半导体的纯度是：4.3X1012 /4.99X1022=0.86X10-10=8.6X10-11(~11N，0.086PPba),或(4.3X1012 X10.81) /(4.99X1022X28)=0.33X10-10=0.033PPbw=3.3X10-11(~11N)。 对B来说，从工业硅的4N提高到11N，纯度提高7个数量级千万倍）即B杂质含量要降低6个数量级（1000000，百万倍），因此生产半导体级多晶硅是比较困难的。 3),集成电路的元件数 集成电路的元件数的比较，列于表3。集成电路的集成度越高，则对硅材料纯度的要求越高。 表3 集成电路的元件数比较 晶体管 分立元件 1个分立元件 指二极管、三极管 IC 集成电路 100-1000个元件 LSI 大规模集成电路 1000-10万个元件 VLSI 超大规模集成电路 ＞10万个元件 ULSI 超超大规模集成电路 ＞1亿个元件 据报导：日本在6.1X5.8 mm 4),硅片（单晶硅）发展迅速 硅片（单晶硅）发展迅速，见表4。 表4 硅片（单晶硅）发展迅速 1960年 Φ25mm 1 1990年 Φ200mm 8 1965年 Φ50mm 2 1995年 Φ300mm 1 1970年 Φ7 3 2000年 Φ400mm 16 1974年 Φ100mm 4 2005年 Φ450mm 18 1978年 Φ150mm 6 大规模生产中多晶硅直径一般公认为是120-150 mm比较合适，也研发过200-250 mm。 5),多晶硅、单晶硅、硅片与硅外延片 多晶硅：