多晶硅与硅片生产技术PDF电子书下载

第1章 晶体硅的物理特性 1

1.1 晶体结构 2

1.2 能带和能级 2

1.3 电学性质 4

1.3.1 本征载流子 4

1.3.2 施主与受主 5

1.3.3 非平衡载流子的产生和复合 7

1.3.4 电阻率 10

1.3.5 迁移率 12

1.3.6 载流子扩散 12

1.4 光学性质 13

1.4.1 吸收系数 13

1.4.2 折射率和反射率 14

1.5 力学和热学性质 14

1.5.1 弹性常数 14

1.5.2 硬度 14

1.5.3 热膨胀系数 15

1.5.4 热导率 15

1.6 p-n结 16

1.6.1 扩散法 17

1.6.2 离子注入 20

1.7 晶体硅太阳电池常规结构与工艺 24

参考文献 26

第2章 硅源合成工艺 28

2.1 各种硅源的制备技术 28

2.1.1 硅石 28

2.1.2 冶金级硅 30

2.1.3 三氯氢硅（trichlorosilane：TCS） 33

2.1.4 四氯化硅（SiCl4） 35

2.1.5 二氯二氢硅（SiH2Cl2） 36

2.1.6 硅烷（SiH4） 38

2.2 物理性质 41

2.2.1 密度（液态） 41

2.2.2 蒸气压 41

2.2.3 比热容（液态） 42

2.3 化学性质 43

2.3.1 安全性 43

2.3.2 着火和爆炸性 43

2.3.3 对材料的腐蚀性 43

参考文献 43

第3章 电子级多晶硅的制备 45

3.1 改良西门子法制备多晶硅 46

3.1.1 改良西门子法热力学 47

3.1.2 改良西门子法动力学 51

3.2 改良西门子法工艺 53

3.2.1 原料系统 53

3.2.2 反应系统 60

3.2.3 尾气回收 64

3.2.4 SiCl4冷氢化 66

3.2.5 改良西门子法发展趋势 67

3.3 其他氯硅烷法制备多晶硅 68

3.3.1 SiH2Cl2制备多晶硅 68

3.3.2 SiCl4制备多晶硅 69

3.4 硅烷法制备多晶硅工艺 70

3.4.1 Asimi工艺 70

3.4.2 MEMC工艺 71

3.5 多晶硅材料的评价 72

参考文献 73

第4章 冶金法太阳级多晶硅提纯技术 74

4.1 冶金法多晶硅的进展 74

4.2 冶金法多晶硅的提纯工艺 76

4.2.1 金属硅的冶炼：从矿石到单质硅 77

4.2.2 高纯金属硅冶炼工艺 79

4.2.3 炉外精炼 81

4.2.4 湿法冶金 85

4.2.5 真空熔炼与定向凝固 89

4.3 硅料的储运和处理 105

4.3.1 金属硅的储运和处理 106

4.3.2 炉外精炼的硅料处理 106

4.3.3 湿法硅料的处理 107

4.3.4 真空装料处理 108

4.4 冶金法多晶硅的生产设备 108

4.4.1 金属硅冶炼设备 109

4.4.2 炉外精炼设备 109

4.4.3 湿法冶炼设备 110

4.4.4 真空熔炼与铸锭设备 111

4.4.5 物料处理设备 115

4.4.6 坩埚喷涂与烧结设备 116

4.5 冶金法多晶硅的安全生产问题 116

4.5.1 炉外精炼的安全问题 116

4.5.2 湿法冶金的安全生产 118

4.5.3 真空铸锭时的安全生产 118

4.6 冶金法多晶硅的应用 120

4.6.1 冶金法多晶硅的成本优势 120

4.6.2 冶金法多晶硅的应用情况 121

4.6.3 冶金法多晶硅应用中存在的问题及对策 122

4.6.4 冶金法多晶硅的质量标准 125

4.6.5 冶金法多晶硅的应用趋势 127

参考文献 127

第5章 其他太阳级多晶硅提纯技术 129

5.1 流化床法 130

5.1.1 SiH4流化床法 130

5.1.2 TCS流化床法 132

5.2 无氯法 133

5.3 直接冶炼法 135

5.3.1 原材料的处理 135

5.3.2 碳热还原过程 136

5.3.3 硅的提炼 137

5.4 区域熔化提纯法 139

5.5 气-液沉积法（VLD技术） 140

5.6 常压碘化学气相传输净化法 141

5.7 电化学熔盐电解法 142

5.7.1 熔盐直接电解SiO2制备多晶硅 142

5.7.2 熔盐电解精炼冶金硅 142

5.8 其他方法 143

5.9 太阳级硅的存在问题和解决办法 143

5.9.1 存在问题 143

5.9.2 解决办法 145

参考文献 146

第6章 硅晶体生长工艺 148

6.1 直拉法制备单晶硅 149

6.1.1 直拉法制备单晶硅的原理 149

6.1.2 直拉单晶生长系统简介 153

6.1.3 直拉法晶体生长工艺 158

6.2 悬浮区熔法制备单晶硅工艺 169

6.2.1 原理 170

6.2.2 区熔单晶炉 170

6.2.3 区熔工艺 170

6.3 多晶硅制备技术 172

6.3.1 多晶硅生长原理 172

6.3.2 多晶硅铸锭工艺 174

6.3.3 多晶硅铸锭炉 175

6.3.4 未来的发展趋势 177

6.4 掺杂工艺 178

6.4.1 直拉单晶硅的掺杂 178

6.4.2 区熔硅单晶的掺杂 179

6.5 带状多晶硅制造技术 179

6.5.1 定边喂膜带硅技术 180

6.5.2 枝蔓蹼状（D-Web）带硅技术 180

6.5.3 SR带硅技术 182

6.5.4 RGS带硅技术 182

6.5.5 SSP带硅技术 182

参考文献 183

第7章 硅片生产技术 184

7.1 外圆加工 184

7.2 内圆切割 184

7.3 多线锯切割技术 185

7.3.1 多线锯切割原理 186

7.3.2 多线锯切割的优点 186

7.3.3 多线锯切割走线方式 187

7.3.4 多线锯切割浆料 188

7.3.5 多线锯切割切削液 188

7.3.6 碳化硅 190

7.3.7 影响线切硅片的质量因素 192

7.3.8 多线锯切割设备的发展和组成部分 193

7.3.9 硅片加工的发展趋势 194

7.4 清洗及腐蚀 197

7.4.1 预清洗 197

7.4.2 去除硅片表面切割损伤和制绒 197

7.5 硅片绒面制备技术 197

7.5.1 机械刻槽工艺 198

7.5.2 等离子刻蚀法 198

7.5.3 光刻技术 199

7.5.4 电化学腐蚀法 199

7.5.5 湿化学腐蚀法 199

参考文献 201

附录1 物理常数 202

附录2 晶体硅的部分特性（300K） 203

附录3 符号一览表 204