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1、員工知識培訓1硅的簡介1.1半導體材料材料按其電阻率可分為超導體材料、導體材料、半導體材料和絕緣材料.半導體材料的電阻率一般介于導體和絕緣體之間,數(shù)值一般在10-4-108之間.半導體的電阻率有如下特點:(1)雜質(zhì)對半導體電阻率的影響很顯著,微量的雜質(zhì)就能引起較大的變化.(2)溫度能引起電阻率較大的變化,一般金屬材料的電阻率隨溫度的上升而增大.半導體材料種類很多,最常見的是硅、鍺、硒、砷化鎵等.半導體又分為本征半導體和雜質(zhì)半導體.1.2硅的物理性質(zhì)及提煉過程硅,又叫做矽,化學符號Si,熔點1412℃,固體密度
2、(20℃)2.33g/cm3,液體密度(1420℃)2.5g/cm3.硅原子按照一定的順序排列就形成單晶硅,而局部有規(guī)則排列總體卻無規(guī)則排列的是多晶硅.單晶硅是金剛石結(jié)構(gòu),具有很高的硬度,脆性高,經(jīng)不起沖擊.硅是地殼中含量第二的元素,約占地殼的26%.多晶硅按純度分類可以分為冶金級（工業(yè)硅）、太陽能級、電子級： ?。?）冶金級硅（MG）：是硅的氧化物在電弧爐中被碳還原而成。一般含Si為90-95%以上，高達99.8%以上?！ 。?）太陽能級硅(SG)：純度介于冶金級硅與電子級硅之間，至今未有明確界定。一般認為
3、含Si在99.99%–99.9999%（4～6個9）?！ 。?）電子級硅（EG）：一般要求含Si>99.9999%以上，超高純達到99.9999999%～99.999999999%（9～11個9）。其導電性介于10-4–1010歐厘米。將石英砂用焦碳在碳電極的電弧爐中還原可制取金屬硅,其反應式為:SiO2+3C=SiC+2CO2SiC+SiO2=3Si+2CO金屬硅的純度一般小于98%,用西門子法可制得半導體級硅(99.999999999%),用西門子法也能制得99.9999%的太陽能級硅.西門子法制得的硅通
4、過單晶爐提拉成單晶硅.另外還有SiHCl3氫還原法(國內(nèi)主要用此提煉法)、流化床法提煉硅.第15頁共15頁太陽能級單晶硅經(jīng)過切斷、切方滾圓、切片、擴散、絲網(wǎng)印刷等工序就可制成電池片,然后進行封裝、組件。2單晶爐的結(jié)構(gòu)DRJL—85/95型單晶爐,是在惰性氣體環(huán)境中以石墨電阻加熱將硅熔化,用軟軸直拉法生長無位錯單晶的專用設備。該設備使用石墨熱系統(tǒng)投料85-130kg,生長直徑150~200mm用于生產(chǎn)大規(guī)模集成電路所需要的高質(zhì)量單晶材料。2.1主要技術規(guī)范:參考爐子上出廠的標示 2.2運動參數(shù): 晶體拉速范圍
5、 0·1~10mm/min 晶體轉(zhuǎn)速范圍 1~50r/min 晶體快速 ≥400mm/min 坩堝升速范圍 0·02~2·5mm/min 坩堝轉(zhuǎn)速范圍 1~30r/min2.3 結(jié)構(gòu)組成及機械傳動簡述 DRJL—85/95型單晶爐主要由底座及立柱、坩堝傳動部件、主爐室、副爐室、籽晶旋轉(zhuǎn)及升降部件、主副液壓升降部件、真空及充氣系統(tǒng)、電控部分等組成。傳動原理詳見圖1。第15頁共15頁 圖1單晶爐的構(gòu)造圖坩堝升降機構(gòu):坩堝升降機構(gòu)的鉛垂運動采用雙導柱直線軸承結(jié)構(gòu),由稀土永磁直流電機組通過齒形帶、諧波
6、減速器帶動滾珠絲桿絲母副來完成,并使坩堝桿、雙導柱、滾動絲桿之間的布置更加合理,使傳動部件的剛性更好,傳動更平穩(wěn)、更精確。坩堝旋轉(zhuǎn)電機同樣采用了稀土永磁直流電機組,通過多楔帶傳動實現(xiàn)坩堝旋轉(zhuǎn),這樣傳遞扭矩大,且減少了齒形帶的振動,提高了傳動穩(wěn)定性。旋轉(zhuǎn)密封采用磁流體密封,鉛垂運動密封采用不銹鋼波紋管實現(xiàn)之。與坩堝升降絲桿同軸安裝的光電編碼器精確顯示坩堝位置。籽晶升降機構(gòu):籽晶升降機構(gòu)中裝有一個可以作水平隨動的軟軸卷揚輪。稀土永磁直流電機經(jīng)過具有精密的大減速比減速箱帶動滾動花鍵副,從而實現(xiàn)軟軸卷揚輪的水平隨動及
7、旋轉(zhuǎn)提升運動。并設置有卷輪水平隨動限位功能,實現(xiàn)籽晶升降范圍調(diào)整及籽晶升降機構(gòu)的極限保護限位。整個提拉機構(gòu)隨一空心軸旋轉(zhuǎn),本機構(gòu)經(jīng)過平衡調(diào)整,使提拉機構(gòu)在運動過程中避免振動。與卷揚輪同軸安裝有精密的光電編碼器,可給計算機提供精確的提升數(shù)量值,以便對其進行精確控制。旋轉(zhuǎn)電機通過多楔帶實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動,旋轉(zhuǎn)密封采用磁流體密封。經(jīng)過優(yōu)化設計后的電刷部件安裝在籽晶旋轉(zhuǎn)支座的外側(cè),便于安裝調(diào)試,新型電刷架的碳刷具有彈性補償功能,保證了信號的精密傳輸。2.4 機械結(jié)構(gòu)特點 DRJL—85/95型單晶爐的總體結(jié)構(gòu)設計借鑒美國、
8、德國等先進國家的先進單晶爐爐型,第15頁共15頁并結(jié)合我校單晶爐的成熟經(jīng)驗設計而成。首先在整體造形上,各部分的布局及操作等方面進行了優(yōu)化設計。其次針對以前的單晶爐中存在的一些結(jié)構(gòu)不合理的地方進行了改進,進一步提高了整機的穩(wěn)定性、可靠性。2.4.1 主爐室結(jié)構(gòu) 主爐室由爐底、上下爐筒及爐蓋組成,均為雙層螺旋水冷不銹鋼(304L不銹鋼)焊接結(jié)構(gòu),內(nèi)壁采用雙面焊,并經(jīng)加熱去應力處理,提高其抗腐蝕性能。爐
