半导体(电子)及太阳能电池材料的多晶硅

《半导体(电子)及太阳能电池材料的多晶硅》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、半导体（电子）及太阳能电池材料的多晶硅一、概要1、从错到硅融点960°C用石英或炭的容器来熔化。硅：融点1420°C炭和石英反应生成。（沸点：2355D最初半导体的产生从生产使用方便的错材料开始的，随着技术进步，开始使用了特别显箸性质的硅（从1965年的硅的牛产量超过了错的牛产量），用于太阳能电池就从这时开始的。2、硅的特性半导体：导体、绝缘物的中间导电物。导屯：有P型与N型。根据温度有所变化，P型N型的结合。（P型：空穴；N型：屯子）常温下，本征半导体硅的电导率是230000Q-cm,1100°C时为0.01Q•cm.纯度

2、为9个9时为100Q•cm,10个9时为1000Q•cm。所含杂质越多，导电性越好。3、高纯度多晶硅的技术变化进入1950年开始工业性生产（美国Du-pont）口本是从进入1960年代，6个厂家开始生产，以后开始摸索新的尝试。现状TCS为原材料，用西门子法为主流MONO硅烷的西门子法或FBR法也实用。开始做的是块状，现在做的是棒状。4、多晶硅生产厂家的变化的现状当初有过各电子器具厂家自己制造多晶硅、单晶硅、硅片素子（Device）的时期。后來此行业渐渐开始专业化，垄断化，现在只剩8家。硅的循环（市场需求量）：一般4・5年为一

3、个周期，多晶硅厂家来说10年间（有过2次周期），这期间有设新厂的，也有倒闭的，但总的来说厂家的数目没变。中国目前可能有30家正在发展。5、今后的展望从来是主要用于半导体（电子），太阳能级只是利用多晶硅的等外品，或是废料就可。今后的潮流是太阳能级别的多晶硅的需要更加伸展，新加入此行业也随着增多，一部分多晶硅厂家转为生产太阳能级别的专业厂家。太阳能级别的多晶硅的新的制造法也有很多种提案正在往实用化方而试验中。a.SiCl4的锌还原法b.TCS(SiHCl3)的FBR的方法(该方法做出的多晶硅纯度高，而且该方法节电，可以降低成本，

4、但目前没有工业化)c.高温碳表面上反应，生产液状多晶硅的方法d.把金属硅精制，提高纯度的方法二、TCS为原料的西门子法半导体或太阳能级别的多晶硅纯度非常高，特别是对导电度影响很大的周期表里的III族，V族元素(B、Al、P、As等)，半导体中利用时要求10-11(0.Olppba)的高度水准。要制造这样高纯度的东西，首先从原料上制造容易精制的液体或气体状的硅化合物，以它为主再蒸憾、吸收等物理的方法来精制。从高纯度精制出的中间原料中，以没有污染的条件为基础，还原或热分解的反应制造出多晶硅。1、三氯氢硅(TCS)的制造a、合成工

5、业用金属硅(纯度为98%)与氯化氢(1IC1)反应来合成Si+3HCl=SiHCl3+H2(300oC时90%)(1)(90%是摩尔比)Si+4HCl=SiCl4+2H2(高温会增加)(2)此反应在280°C左右开始，是发热反应。所以需要保证冷却到300°C前后，不然超温就引起四氯化硅的增多。最高温度不要超过320°C,温度低于280°C时不反应，反应最佳温度是300°C.b>转化(conversion)(TCS)的合成约10%多晶硅的制造的反应里制造1kg,牛产16-18kg的四氯化硅，把这个STC作原料变换成SiHCl3

6、,有使用金属硅的和不使用金属硅的。Si+3SiCl4+2H2=4SiHCl3(550°C)(3)冷氮化SiClq+Ib二SiIlC13+I1C1(cleanconversion)(1250°C)(4)热氢化这里开始的反应的一部分STC变化成TCS,未反应的成分，分离冋收后再起反应。冷氢化需要加更多的工序来去除硅粉中的杂质，要得到电子级的多晶硅还是用热氢化方法比较好。2.TCS的精憾从金属硅制出来的TCS里含不纯物，有氯化物混在里面，还有同时生成的STC。有时用水蒸气来除掉硼。精制的最后阶段，用蒸镭或吸着的物理手段防止或除掉添

7、加剂等不纯物的污染。为了制造比一般化学制品还要高层次的多晶硅，以TCS为屮间原料，经数十层的蒸憾塔。塔也有几座，所有等于蒸徭数百层。制造太阳能电池级别的时候可以简略蒸徭过程，降低成本（不纯物的纯度可降2.3个百分点）。2.反应工程西门子法是通过加热保证1000°C以上的情况下送TCS和H2,那么很细的硅芯表面起反应，析出粗状的多晶硅棒。副原料未使用的出对TCS需要数倍的摩尔比，跟TCS同样要十分精制品。a、硅芯的通电加热高纯度多晶硅电阻在室内温度里大约1（）2—1o3Q-cm在进行反应中1000°C以上的温度里是10-2Q•

8、cm有很大变化，反应炉里设置的通硅芯线（slinwod）是保证1000°C的通电加热的特殊手段。1）预备加热的方法硅芯的温度达300°C-400°C时电阻为1Q•cm对硅芯lm流100V电压。具体的硅芯加热方法有从反应炉外边加热法，还有炉内设置的加热器法，还有炉内送N2等，不活性气体的等离