《多晶硅清洗工艺》PPT课件

多晶硅⽣产⼯艺和反应原理讲解课件多晶硅⽣产⼯艺和反应原理第⼀节重要的半导体材料，化学元素符号Si，电⼦⼯业上使⽤的硅应具有⾼纯度和优良的电学和机械等性能。

硅是产量最⼤、应⽤最⼴的半导体材料，它的产量和⽤量标志着⼀个国家的电⼦⼯业⽔平。

在研究和⽣产中，硅材料与硅器件相互促进。

在第⼆次世界⼤战中，开始⽤硅制作雷达的⾼频晶体检波器。

所⽤的硅纯度很低⼜⾮单晶体。

1950年制出第⼀只硅晶体管，提⾼了⼈们制备优质硅单晶的兴趣。

1952年⽤直拉法(CZ)培育硅单晶成功。

1953年⼜研究出⽆坩埚区域熔化法(FZ)，既可进⾏物理提纯⼜能拉制单晶。

1955年开始采⽤锌还原四氯化硅法⽣产纯硅，但不能满⾜制造晶体管的要求。

1956年研究成功氢还原三氯氢硅法。

对硅中微量杂质⼜经过⼀段时间的探索后，氢还原三氯氢硅法成为⼀种主要的⽅法。

到1960年，⽤这种⽅法进⾏⼯业⽣产已具规模。

硅整流器与硅闸流管的问世促使硅材料的⽣产⼀跃⽽居半导体材料的⾸位。

60年代硅外延⽣长单晶技术和硅平⾯⼯艺的出现，不但使硅晶体管制造技术趋于成熟，⽽且促使集成电路迅速发展。

80年代初全世界多晶硅产量已达2500吨。

硅还是有前途的太阳电池材料之⼀。

⽤多晶硅制造太阳电池的技术已经成熟；⽆定形⾮晶硅膜的研究进展迅速；⾮晶硅太阳电池开始进⼊市场。

化学成分硅是元素半导体。

电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于0.4ppb和0.1ppb。

拉制单晶时要掺⼊⼀定量的电活性杂质，以获得所要求的导电类型和电阻率。

重⾦属铜、⾦、铁等和⾮⾦属碳都是极有害的杂质，它们的存在会使PN结性能变坏。

硅中碳含量较⾼，低于1ppm者可认为是低碳单晶。

碳含量超过3ppm时其有害作⽤已较显著。

硅中氧含量甚⾼。

氧的存在有益也有害。

直拉硅单晶氧含量在5～40ppm范围内；区熔硅单晶氧含量可低于1ppm。

硅的性质硅具有优良的半导体电学性质。

禁带宽度适中，为1.21电⼦伏。

载流⼦迁移率较⾼，电⼦迁移率为1350厘⽶2/伏?秒，空⽳迁移率为480厘⽶2/伏?秒。

技术研发部硅料清洗实验工艺1、原生多晶清洗工艺实验：1.1 混酸清洗：1.1.1 将多晶硅装入花篮中，每个花篮装料量不能超过花篮的2/3高；1.1.2在酸洗槽中加入清洗时需要的酸液，酸液按照下面的比例用量杯加入，氢氟酸：硝酸 =1:6（氢氟酸2.5升，硝酸15升），待所有酸液添加完成后，用PP搅拌棒将混酸搅动均匀，静置2分钟后，完成配酸作业；1.1.3将装完原生多晶硅的花篮放入酸洗槽中进行清洗，清洗的具体操作为：将花篮缓缓放入酸洗槽中，静置10-15秒后将PP搅拌棒放入酸液中对原生多晶硅进行搅拌，先沿着花篮内圈用搅拌棒顺时针搅拌三圈，顺时针搅拌完成后再逆时针搅拌三圈，所有搅拌完成后，将装有硅料的花篮在酸洗槽中再静置10-15秒后拿出，完成混酸清洗作业。

1.1.4所有完成混酸清洗的原生多晶硅在从酸液中拿出后，需先在溢流水槽中静置15秒以去除表面的大部分残留酸及降低硅料表面温度；1.1.5将直接纯水清洗的原生多晶硅放入溢流水槽中进行清洗，将装有硅料的花篮进入溢流纯水中，沿着花篮内圈用搅拌棒顺时针搅拌三圈，顺时针搅拌完成后再逆时针搅拌三圈，所有搅拌完成后，将装有硅料的花篮在溢流水槽中再静置2分钟后取出，完成纯水清洗作业；1.1.6 超声清洗作业: 将清洗完成后的硅料从花篮中取出，放入网布加入超声波清洗机中进行超声清洗作业，每台超声波清洗机中装料不多于30-50公斤/台；超声清洗时间为30分钟，现场工艺以实际工艺流程卡为准，超声清洗过程中，每10分钟左右需提起网布抖动3次；超声作业完成后，应先将超声发生器主机电源关闭，将硅料连同网布直接放到烘车花篮中进行烘干后单独包装注明技术实验用料；2、单晶循环料2.1.1 混酸清洗:首先观察单晶边皮料、头尾料的表面，如果有明显的油性笔痕迹，需将物料用沾有酒精的百洁布将字迹擦净。

确保表面没有明显的字迹后，将硅料均匀的摆放到方形花篮中，确保每块硅料不能层叠摆放，每个花篮装料量为20-25公斤；）2.1.2在酸洗槽中加入清洗时需要的酸液，酸液按照下面的比例用量杯加入，氢氟酸：硝酸 =1:6（氢氟酸2.5升，硝酸15升），待所有酸液添加完成后，用PP搅拌棒将混酸搅动均匀，静置2分钟后，完成配酸作业；2.1.3将装完硅料的花篮放入酸洗槽中进行清洗，清洗的具体操作为：将花篮缓缓放入酸洗槽中，静置30-40秒后，用搅拌棒轻轻拨动硅料，确保每个表面都可以被酸液清洗到，完成上述操作后，将花篮在酸洗槽中再静置20-30秒后拿出，完成混酸清洗作业。

多晶硅项目设备清洗建议书多晶硅清洗详细信息如下：多晶硅生产对环境及设备的清洁要求十分高。

生产工艺过程比较复杂。

尤其是塔器设备，对产品的质量影响极为重要。

为了保证一次性开车投产顺利，保证产品质量，在设备的安装过程中，对设备及管线等重要设备的清洗工作十分严谨。

在清洗过程中，使每个环节质量都达到标准。

避免开车质量事故的发生。

最大限度地降低调试费用，必须做好工艺设备和工艺管道安装前的清洗处理。

针对不同的工艺要求、不同的设备材质以及不同的设备类型，清洗处理要求和达到的基本标准（要求达到无油、无水与无尘的三无要求）也不同。

同时符合《脱脂工程施工及验收规范》和《工业设备化学清洗质量标准》并根据业主和成达公司的具体要求可分为一般清洗和洁净清洗。

多晶硅设备的清洗主要工艺为酸洗、脱脂、钝化、干燥等，其中最关键是脱脂工艺和干燥技术。

油脂和水对多晶硅的产品有巨大影响。

因此在多晶硅设备的清洗中，以脱脂工艺和干燥工艺为要点。

主要清洗还原炉、氢化炉、CDI设备、合成车间、还原氢化车间、精馏系统、中间罐、管道等主要设备。

并且为了保证脱脂和干燥的质量，多晶硅设备清洗需要对单台设备进行单台清洗并验收后，再进行安装.一、概述多晶硅生产对环境及设备的清洁要求十分高。

生产工艺过程比较复杂。

尤其是塔器设备，对产品的质量影响极为重要。

为了保证一次性开车投产顺利，保证产品质量，在设备的安装过程中，对设备及管线等重要设备的清洗工作十分严谨。

在清洗过程中，使每个环节质量都达到标准。

避免开车质量事故的发生。

最大限度地降低调试费用，必须做好工艺设备和工艺管道安装前的清洗处理。

针对不同的工艺要求、不同的设备材质以及不同的设备类型，清洗处理要求和达到的基本标准（要求达到无油、无水与无尘的三无要求）也不同。

同时符合《脱脂工程施工及验收规范》和《工业设备化学清洗质量标准》并根据业主和成达公司的具体要求可分为一般清洗和洁净清洗。

多晶硅设备的清洗主要工艺为酸洗、脱脂、钝化、干燥等，其中最关键是脱脂工艺和干燥技术。

多晶硅清包车间工艺流程1.原料清洗：将多晶硅原料进行清洗，去除杂质。

Material cleaning: Clean the polycrystalline silicon raw materials to remove impurities.2.熔化：将清洗后的多晶硅原料进行熔化，使其成为液态。

Melting: Melt the cleaned polycrystalline silicon raw materials to make it liquid.3.精炼：对熔化后的多晶硅进行精炼，去除残留的杂质。

Refining: Refine the melted polycrystalline silicon to remove remaining impurities.4.晶棒拉制：将精炼后的多晶硅液体进行晶棒拉制。

Crystal rod pulling: Pull the refined polycrystalline silicon liquid into crystal rods.5.切割：将晶棒切割成合适的尺寸，以便后续加工。

Cutting: Cut the crystal rods into appropriate sizes for further processing.6.晶棒清洗：清洗切割后的晶棒，确保表面干净。

Crystal rod cleaning: Clean the cut crystal rods to ensure a clean surface.7.反应磨：对晶棒进行表面处理，去除表面缺陷。

Etching: Surface treatment of crystal rods to remove surface defects.8.晶圆切割：将晶棒切割成晶圆，用于制作太阳能电池片。

Wafer cutting: Cut the crystal rods into wafers for making solar cell panels.9.晶圆清洗：清洗切割后的晶圆，去除切割产生的污物。

多晶硅工艺流程简述（改良西门子法及氢化）氢气制备与净化工序在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。

电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。

除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。

净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。

电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。

出氧气贮罐的氧气送去装瓶。

气液分离器排放废吸附剂、氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放、干燥器有废吸附剂排放，均供货商回收再利用。

氯化氢合成工序从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。

出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。

从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。

氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。

出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。

为保证安全，本装置设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。

该系统保持连续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。

为保证安全，本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。

必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。

该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。

三氯氢硅合成工序原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。

硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。

供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。

从氯化氢合成工序来的氯化氢气，与从循环氯化氢缓冲罐送来的循环氯化氢气混合后，引入三氯氢硅合成炉进料管，将从硅粉供应料斗供入管内的硅粉挟带并输送，从底部进入三氯氢硅合成炉。

还原氢化工序工艺讲义第一节工序划分及主要设备一、三氯氢硅还原的工序划分单元号工序名称T1100/T1101 三氯氢硅(TCS)蒸发T1200/T1201 四氯化硅(STC)蒸发T100/T101 还原T200/T201 氢化T300 硅芯拉制T400 硅芯腐蚀T500 破碎、分级T600 超纯水制取T700 实验室(分析检测中心)T800/801 钟罩清洗T900 冷却水循环系统T1000 HF洗涤二、主要原辅材料及质量要求物质纯度原料三氯氢硅TCS≥99%（B≤0.1ppb;P≤0.1ppb）四氯化硅STC≥98%氢气H2≥99.999%硅芯Si≥99.999%；电阻率≥50Ω·cm(暂定)；Φ5mm ；长2m石墨电极高纯辅料硝酸分析纯氢氟酸优纯级或分析纯洗涤剂氢氧化钠分析纯或化学纯酸洗剂氨基磺酸化学纯三、主要设备设备个数位号三氯氢硅(TCS)蒸发器 4 T1100AB001/002 T1201AB001/002四氯化硅(STC)蒸发器 4 T1200AB001/002 T1201AB001/002还原炉及氢化炉的静态混合器 2 AM100还原炉18 T100/T101AC001-009氢化炉9 T200AC001-005 T201AC001-004硅芯拉制炉 6 T300AC001-006区熔炉 1 T700AC001冷却水及冷却去离子水缓冲罐 4 T900/T901AB001-002 全自动硅块腐蚀清洗机 1 T400HF洗涤塔 1 T1000AK001A/B T1000AK002A/B第二节三氯氢硅氢还原工艺一、还原工艺描述H多晶硅图1 三氯氢硅氢还原工艺流程简图经提纯的三氯氢硅原料，按还原工艺条件的要求，经管道连续加入蒸发器中。

向蒸发器夹套通入蒸汽使三氯氢硅鼓泡蒸发并达到10bar，三氯氢硅的汽体和一路一定压力的高纯氢气（包括干法分离工序返回的循环氢气）在混合器AM100中以1：3的比例混合，经三层套管换热器加热后经进气管喷头喷入还原炉内。

硅料的清洗方法讲解图文走过路过不要错过 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】在一个行业一个产品某种意义上来说都有其一个特定性。

要解决一个问题，我们首先要了解产品的来与去。

就太阳能原料而言，我们从以下方面来谈它的来去，就是通常我们说的输入。

原生多晶：按常规考虑，原生多晶在生产过程中，生产厂家的成品已经经过清洗处理，在拉单晶和铸多晶时，直接投入即可。

但问题是：1、生产厂家处理了没有2、生产厂家处理的结果是什么3、在物流、储存时有没有出现杂质侵入等原因。

通常一般厂家不放心直接使用，需要把此料进行一次酸洗后才放心。

硅料表面和缝隙中压留酸分子，然后再用超声波通过循环纯水进行漂洗。

还有一个问题，我们在酸洗和漂洗过程中的硅料不可能悬空在溶液中，如果杂质刚好在两个硅料或硅料与洗篮接触点，那不是还没洗到吗?所以一般要动一下，可能很少有人知道这动的原因，或根本没有在意。

头尾料：在生产硅片中要对硅棒或硅锭进行切方处理，剩下的叫头尾、边皮料。

因为大家知道硅料是可以再生利用，所以切下的头尾料要再利用怎么办?那就是清洗。

我们先分析头尾料上的杂质：1、切割后金属离子的转移;2、切割液的残留;3、物流留下的污物。

这三个问题怎样处理?切割液的残留和物流留下的污物用超声碱洗解决，金属离子用酸洗解决。

碎片料：在我们切片、脱胶、清洗、物流过程中，因为种种原因会产生碎片，碎片的主要特性是粘合，主要杂质为切割砂液，我们可以利用碎片在溶液中的翻转漂浮对其分离清洗，达到它的清洁度一致性。

埚底料：埚底料的主要去除对象是石英，在对埚底料进行处理时，应对大块石英进行打磨，然后在酸液中进行长时间浸泡处理。

综合上述情况，我们注意到了在各种不同类的情况下，要用不同工艺来解决。

我们在这洗料过程中要把握：1、料要动2、漂要清3、流程要准确。

其他料：除以上四种料以外还有废电池片、IC料及半导体芯片等一些硅料芯片，要对其除金属、蓝薄、银浆等前期处理。

多晶硅片清洗工艺1.药槽清洗液最佳配比确定由以上实验数据分析, 在清洗剂浓度较低时,不能达到良好的清洗效果, 切割过程中吸附到Si片表面的砂浆等沾污依然停留在 S i 片表面。

提高清洗剂用量, 砂浆残留的片数减少, 但是持续加大清洗剂用量, 又会造成新的污染, 即清洗剂残留，和砂浆残留一样, 会影响Si 片的质量。

因此选择其中效果最好的配比为2.0L。

2．药槽清洗温度的确定药槽清洗温度设置与表面活性剂的性质密切相关，这是因为在低温时非离子表面活性剂与水完全混溶, 亲水基聚氧乙烯与水形成的氢键能量低, 随着温度升高分子热运动加剧氢键被破坏, 导致非离子表面活性剂在水中的溶解度下降, 当温度升高并且达到一定值时, 非离子表面活性剂从水溶液中析出变混浊, 此时的温度即为浊点，温度对非离子表面活性剂的去污能力的影响是明显的, 研究表明当温度接近于浊点时, 清洗效果最好。

通过实验得出40-55℃均可, 但45℃为最佳。

3.碱性清洗液与Si的反应选择生产线连续进行清洗一个药槽,从新配清洗液开始每隔1 min测其 pH 值, 所得数据如图。

配置好准备清洗用的碱性清洗液pH值在 1 2~1 3 , 碱性很强, Si片浸人清洗液后,表面会产生大量直径在0.5mm 左右的气泡, 认为是Si和清洗液中大量存在的-OH 发生如下反应:Si+4OH-→(SiO4)4+2H2反应持续进行, 过程测量药槽中清洗液pH值, 相比开始降低0.1-0.3,但是继续测量, pH值将保持在一定水平11. 5-1 2 左右不再继续下降,这是因为上步反应生成的 (SiO4)4是不稳定的, 它在水溶液中继续和水发生如下反应(SiO4)4+ 4H20→Si(OH)4 + 4OH-在式(1)中消耗的OH-得到补充,在反应达到平衡后, OH-基本保持不变,如此清洗液的pH值可以保持在一定范围而不持续下降, 能够获得稳定的清洗效果.4.表面沾污的来源Si 片内部的原子排列整齐有序,每个 Si原子的4个价电子与周围原子的价电子结合构成共价键结构。

多晶硅工艺流程及产污分析1 、氢气制备与净化工序在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。

电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。

除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。

净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。

电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。

出氧气贮罐的氧气送去装瓶。

气液分离器排放废吸附剂、氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放、干燥器有废吸附剂排放，均供货商回收再利用。

2、氯化氢合成工序从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。

出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。

从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。

氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。

出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。

为保证安全，本装置设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。

该系统保持连续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。

为保证安全，本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。

必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。

该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。

3、三氯氢硅合成工序原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。

硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。

供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。

从氯化氢合成工序来的氯化氢气，与从循环氯化氢缓冲罐送来的循环氯化氢气混合后，引入三氯氢硅合成炉进料管，将从硅粉供应料斗供入管内的硅粉挟带并输送，从底部进入三氯氢硅合成炉。