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新聞中心 >> 媒體報(bào)道 >> 合能陽光通過技術(shù)革新降低籽晶斷晶的積極探索
                

一、 什么是籽晶

       籽晶是具有和所需晶體相同晶向的小晶體,是生長單晶的種子,也叫晶種。用不同晶向的籽晶做晶種,會獲得不同晶向的單晶。

 

二、 籽晶的分類


2.1 按用途分,有CZ直拉單晶籽晶、區(qū)熔籽晶、藍(lán)寶石籽晶、SiC籽晶。

 

2.1.1 CZ直拉單晶專用籽晶

 

       在直拉單晶中,需要一定晶向的晶種作為直拉單晶引晶,晶向主要有[100]、[110]、[111]三種。半導(dǎo)體三種晶向都有,太陽能主要用[100]晶向的籽晶。

 

 


 

2.1.2 區(qū)熔籽晶

       區(qū)熔籽晶的型號有N型和P型,是籽晶中純度和電阻率要求最高的,電阻率至少要求在300Ω.cm以上,少子壽命值一般都在幾百甚至幾千微秒以上,晶向類型分<111>和<110>兩種,該類籽晶一般呈方形長條狀。




2.1.3 藍(lán)寶石籽晶

 

       藍(lán)寶石具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高透光性等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用在醫(yī)療、環(huán)保、化工、高真空測試、LED等等領(lǐng)域。然而,藍(lán)寶石的制備及其品質(zhì)一直是應(yīng)用關(guān)注的核心問題,制備好品質(zhì)的藍(lán)寶石最關(guān)鍵要素之一就是晶種的選擇。晶種的類型、表面性質(zhì)和吸附變化極大地影響著藍(lán)寶石晶體的生長類型、缺陷結(jié)構(gòu)以及電學(xué)性質(zhì)等等。做為藍(lán)寶石長晶用的一種晶棒,如下圖:

 


 

2.1.4 SiC籽晶

 

       作為SiC長晶用的一種晶種,其形狀主要以薄片狀為主,如下圖




2.2按形狀分

 

       目前按形狀分主要有片狀籽晶、方籽晶、圓籽晶、錐籽晶、半錐籽晶。

 

2.2.1片狀籽晶

 

       該類籽晶目前主要是SiC籽晶。

 

 2.2.2圓籽晶、錐籽晶、半錐籽晶、方籽晶

前三種籽晶主要是CZ直拉單晶專用籽晶,方籽晶由于加工過程中容易產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力、崩邊損傷,已經(jīng)逐步退出歷史舞臺,它們的用途都一樣,主要是根據(jù)拉單晶的投料量,一般直徑12.5mm的圓籽晶最多能拉制60KG的晶棒,直徑17.5mm一般最多能拉制90KG的晶棒,90kg以上的一般采用錐籽晶、半錐籽晶和三節(jié)錐籽晶。



 

注:帶紅點(diǎn)標(biāo)識的為半錐籽晶、藍(lán)點(diǎn)標(biāo)識的為全錐籽晶、綠點(diǎn)標(biāo)識的為圓籽晶、黃點(diǎn)的為方形籽晶(其中大的帶槽口的為太陽能的方籽晶,小的為區(qū)熔級方籽晶)

 

三、 紅外探傷在籽晶探傷中的應(yīng)用


       紅外探傷的原理是在特定光源和紅外探測器的協(xié)助下,紅外探傷測試儀能夠穿透200mm深度的硅塊,純硅料幾乎不吸收這個波段的波長,但是如果硅塊里面有微粒、夾雜(通常為SiC)、隱裂,則這些雜質(zhì)將吸收紅外光,因此在成像系統(tǒng)中將呈現(xiàn)出來,根據(jù)穿過缺陷和純硅的發(fā)射及散射信號的不同,可以來計(jì)算缺陷的位置。而且這些圖像將通過軟件自動生成三維模型圖像。


       目前的國內(nèi)廠家針對籽晶的品質(zhì)要求主要都集中在對其電阻率、晶向及其加工的尺寸指標(biāo)上的要求,往往忽視其隱裂指標(biāo)的要求,嚴(yán)重的事故或品質(zhì)問題往往常常發(fā)生在自己對其最有把握的節(jié)點(diǎn)上,探傷籽晶隱裂將成為降低拉晶事故率,控制風(fēng)險(xiǎn)的一個重要手段,我們生產(chǎn)的籽晶利用其自身的產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢,采用了目前世界上最先進(jìn)的紅外探傷儀NIR-01在產(chǎn)品出廠前進(jìn)行一道嚴(yán)格的探傷工藝,保證了籽晶的完美品質(zhì)。

 



四、 通過籽晶生產(chǎn)工藝的革新降低或避免斷晶


       眾所周知,斷晶是籽晶使用中最為頭疼的事情,籽晶在拉晶中所占成本微乎其微,但是如果籽晶如果出現(xiàn)斷晶問題,那么損失卻是巨大的,包括硅料,石英坩堝,石墨三瓣堝,甚至熱場,爐底板擊穿等損失,少則幾萬,多則十幾萬,斷晶現(xiàn)象固然有拉制過程中由于投料量過大、機(jī)械應(yīng)力、回爐、拉速溫度、籽晶剪斷等操作細(xì)節(jié)控制不好的原因,籽晶的本身物理品質(zhì)也是個不可忽視的因素,隱裂就是其中一個很關(guān)鍵的指標(biāo),使用帶有隱裂的籽晶去拉制單晶,大大的增加了斷晶的風(fēng)險(xiǎn)。


       因此在這個方面,合能陽光在過去的幾年中,通過引入紅外探傷等技術(shù)革新手段到籽晶生產(chǎn)當(dāng)中等多方面的大量投入和努力,在籽晶的質(zhì)量提升上成績顯著,最大程度地規(guī)避了籽晶的斷晶問題。


       下圖反映了籽晶生產(chǎn)的流程:



       在這里的晶棒測試與籽晶測試中,一般的廠家都沒有做紅外探傷測試和做氧碳含量測試,探傷測試是為了確保要加工晶棒或最終出廠的籽晶沒有隱裂等內(nèi)部缺陷,氧探含量的測試是為了確保籽晶的氧含量與碳含量不超標(biāo),它們都是為了減少拉晶過程中的斷晶的風(fēng)險(xiǎn),同時會避免籽晶的用料質(zhì)量影響到拉晶的整體質(zhì)量。


五、 籽晶使用需要注意什么


5.1 籽晶必須嚴(yán)格按要求每爐拆下進(jìn)行檢查,要求無傷痕、無裂紋


5.2 籽晶使用爐數(shù)必須記錄清楚,不清楚的,更換,然后重開記錄


5.3 吊渣使用廢舊籽晶,吊渣后換上可使用的籽晶,吊料和拉晶,必須有細(xì)頸,拉晶


5.4 細(xì)頸直徑要求 3-5mm;吊料細(xì)頸直徑要求5-7mm


5.5 拉晶過程,要經(jīng)常(頻率不低于1次/10分鐘)觀察液面、晶體等爐內(nèi)狀況,確 保坩堝邊緣沒有結(jié)晶,防止籽晶被結(jié)晶扭斷


5.6 在籽晶吃重時,升降籽晶轉(zhuǎn)數(shù),要分多次、小幅度(2轉(zhuǎn)/分)進(jìn)行


5.7 籽晶吃重時,快速升、降晶升,不得斷斷續(xù)續(xù)地進(jìn)行,以免籽晶或細(xì)頸處被突然 的加速重力或失重折斷或損傷


5.8剪斷籽晶時要在細(xì)頸的最細(xì)處剪斷,要注意用力適當(dāng),且不許用鉗子扭斷籽晶;否則該籽晶必須停用,交工段送拋光處理


5.9每10爐更換新籽晶;真空差的爐子的籽晶要提前2爐更換

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