畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-單晶硅生產(chǎn)工藝及應(yīng)用的研究

1、1摘要單晶硅可以用于二極管級(jí)、整流器件級(jí)、電路級(jí)以及太陽(yáng)能電池級(jí)單晶產(chǎn)品的生產(chǎn)和深加工制造，其后續(xù)產(chǎn)品集成電路和半導(dǎo)體分離器件已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在軍事電子設(shè)備中也占有重要地位。在光伏技術(shù)和微小型半導(dǎo)體逆變器技術(shù)飛速發(fā)展的今天，利用硅單晶所生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池可以直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為光能，實(shí)現(xiàn)了邁向綠色能源革命的開始。北京2008年奧運(yùn)會(huì)將把“綠色奧運(yùn)”做為重要展示面向全世界展現(xiàn)，單晶硅的利用在其中將是非常重要的一環(huán)?，F(xiàn)在，國(guó)外的太陽(yáng)能光伏

2、電站已經(jīng)到了理論成熟階段，正在向?qū)嶋H應(yīng)用階段過渡，太陽(yáng)能硅單晶的利用將是普及到全世界范圍，市場(chǎng)需求量不言而喻。單晶硅產(chǎn)品包括φ3”φ6”單晶硅圓形棒、片及方形棒、片，適合各種半導(dǎo)體、電子類產(chǎn)品的生產(chǎn)需要，其產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)過當(dāng)前世界上最先進(jìn)的檢測(cè)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)，達(dá)到世界先進(jìn)水平。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)單晶硅的生產(chǎn)工藝和單晶硅的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用前景做相應(yīng)的研究。本文首先對(duì)單晶硅的加工方法、加工工藝做了詳細(xì)的介紹，然后對(duì)以單晶硅為原產(chǎn)品加工出來的不同產(chǎn)品的

3、應(yīng)用做了具體的分析。關(guān)鍵詞：?jiǎn)尉Ч枭a(chǎn)工藝應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用前景1緒論單晶硅的制法通常是先制得多晶硅或無(wú)定形硅，然后用直拉法或懸浮區(qū)熔法從熔體中生長(zhǎng)出棒狀單晶硅。熔融的單質(zhì)硅在凝固時(shí)硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結(jié)合起來便結(jié)晶成單晶硅。單晶硅棒是生產(chǎn)單晶硅片的原材料，隨著國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)對(duì)單晶硅片需求量的快速增加，單晶硅棒的市場(chǎng)需求也呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。單晶硅圓片按其直徑分為6英寸、8英寸、1

4、2英寸（300毫米）及18英寸（450毫米）等。直徑越大的圓片，芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片對(duì)材料和技術(shù)的要求也越高。單晶硅按晶體生長(zhǎng)方法的不同，分為直拉法（CZ）、區(qū)熔法（FZ）和外延法。直拉法、區(qū)熔法生長(zhǎng)單晶硅棒材，外延法生長(zhǎng)單晶硅薄膜。直拉法生長(zhǎng)的單晶硅主要用于半導(dǎo)體集成電路、二極管、外延片襯底、太陽(yáng)能電池。目前晶體直徑可控制在Φ3~8英寸。區(qū)熔法單晶主要用于高壓大功率可控整流器件領(lǐng)域，廣泛用于大功率輸變電、電力機(jī)車、整流、變

5、頻、機(jī)電一體化、節(jié)能燈、電視機(jī)等系列產(chǎn)品。目前晶體直徑可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用于集成電路領(lǐng)域。單晶硅也稱硅單晶，是電子信息材料和光伏行業(yè)中最基礎(chǔ)性材料，屬半導(dǎo)體材料類。單晶硅已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防科技中各個(gè)領(lǐng)域。硅片直徑越大，技術(shù)要求越高，越有市場(chǎng)前景，價(jià)值也就越高。日本、美國(guó)和德國(guó)是主要的硅材料生產(chǎn)國(guó)。中國(guó)硅材料工業(yè)與日本同時(shí)起步，但總體而言，生產(chǎn)技術(shù)水平仍然相對(duì)較低，而且大部分為2.5、3、4、5英寸硅錠和小直徑硅片。中國(guó)

6、消耗的大部分集成電路及其硅片仍然依賴進(jìn)口。但我國(guó)科技人員正迎頭趕上，于1998年成功地制造出了12英寸單晶硅，標(biāo)志著我國(guó)單晶硅生產(chǎn)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。目前，全世界單晶硅的產(chǎn)能為1萬(wàn)噸年，年消耗量約為6000噸~7000噸。未來幾年中，世界單晶硅材料發(fā)展將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：1、單晶硅產(chǎn)品向300mm過渡，大直徑化趨勢(shì)明顯隨著半導(dǎo)體材料技術(shù)的發(fā)展，對(duì)硅片的規(guī)格和質(zhì)量也提出更高的要求，適合微細(xì)加工的大直徑硅片在市場(chǎng)中的需求比例將日益加大。目前