单晶硅

摘要： 基于分子动力学,利用LAMMPS和OVITO软件对单晶硅纳米切削过程进行模拟,研究了V形微沟槽结构对金刚石刀具切削性能的影响。结果表明,在金刚石刀具后刀面构建一定深度的V形微沟槽能够减少工件亚表面损伤,同时也对工件加工质量及刀具抗磨损性能产生了明显影响,当微沟槽深度为0.75 nm时,金刚石刀具切削性能最佳。

摘要： 集成电路芯片快速分割是半导体器件制造的关键工艺。通常采用固定的单点金刚石刀刃划线切断,但其过程会产生不规则裂纹,损害芯片电路。因此,针对单晶硅与蓝宝石两种芯片材料,采用直径为2.5 mm的金刚石刀轮进行滚压脆断加工实验,分析不同加工工艺下的应力分布,探究刀轮几何形状和工艺参数对不同材料的裂纹扩展和滚压脆断质量的影响。结果表明:刀轮刃端处集中的张应力引起微裂纹的产生与扩展,在滚压方向上逐渐形成微切痕,导致最后的脆断,但也会产生横向裂纹,使脆断边缘破碎。在合适的张应力下,边沿破碎低至约1μm,脆断面质量较高。此外,若芯片材料硬度和断裂韧度大,可选择较小的刀轮角度和较大的滚压压力。当单晶硅滚压压力为0.015 MPa,刃端接触处的张应力在100 MPa左右,蓝宝石的滚压压力为0.095 MPa,张应力在350 MPa左右时,滚压脆断后的断面裂纹扩展相对均匀,断面质量最优。最后实验显示,具有微锯齿结构的金刚石刀轮切割集成电路芯片的边沿质量较好。

摘要： 制绒是太阳电池表面处理过程中不可或缺的环节,制绒效果的好坏直接决定了太阳电池光电转换效率的高低,而金字塔尺寸的大小与排列的均匀程度是表征制绒效果的重要参数,同样会影响太阳电池的光电转换效率。以采用选择性发射极(SE)及钝化发射极和背接触(PERC)技术的单晶硅太阳电池(即“SE+PERC”单晶硅太阳电池)为例,通过调整该太阳电池制绒工艺中的工序内容,测试了工序内容调整后硅片制绒面的金字塔尺寸,测试结果显示:在制绒槽排出的溶液量与补加进去的溶液量相等的基础上,增加粗抛时的减重,降低NaOH溶液浓度或提高制绒添加剂的浓度,均可形成小而均匀的金字塔结构的绒面,从而可降低制备的“SE+PERC”太阳电池的接触电阻和漏电流,提升其光电转换效率。

摘要： 针对某类牌号的单晶硅材料在放电加工系统中无法实现放电的问题,本文提出一种单晶硅放电加工临界电导率σ的界定方法,系统性地揭示了单晶硅的电导率σ是影响放电通道击穿并形成火花放电的根本原因。结合半导体物理理论,系统性地分析了单晶硅放电加工系统中从极间电场的建立到极间等离子体放电通道的形成过程;引入阴极场致电子发射理论,建立了单晶硅放电加工系统极间电流密度J与单晶硅电导率σ的物理模型,仿真分析了临界电流密度J与单晶硅电导率σ之间的关系;结合实际加工过程对模型进行了验证,验证结果表明该模型可确定单晶硅放电加工的临界电导率,以此界定单晶硅的可加工性。

摘要： 随着光电对抗和超短脉冲激光技术的发展,研究超短脉冲激光与单晶硅相互作用具有非常重要的理论和实际意义。为了进一步明确532 nm皮秒脉冲激光对单晶硅的损伤机理,本文开展了532 nm皮秒脉冲激光辐照单晶硅的损伤效应实验研究,测定了损伤阈值,明确了损伤机理,探讨了低通量下的脉冲累积效应。首先,利用波长为532 nm、脉冲宽度为30 ps的激光器和金相显微镜,基于1-on-1的激光损伤测试方法,测定了单晶硅的零损伤概率阈值为0.52 J/cm^(2);其次,研究了皮秒激光辐照单晶硅在不同激光能量密度下的损伤形貌,发现532 nm皮秒脉冲激光对单晶硅的损伤表现为热影响损伤和等离子体冲击损伤,随着激光能量密度的增大,按主要的损伤机制可将损伤程度分为:热影响(0.52~3 J/cm^(2))、热烧蚀(3~50 J/cm^(2))和等离子烧蚀(>50 J/cm^(2)),且不同情况下,损伤面积随激光能量密度分别对应不同的增长规律;最后,研究了低通量下多脉冲的累积效应,发现在0.52 J/cm^(2)的激光能量密度下,连续辐照16个脉冲时表面形成热影响区,验证了多脉冲的累积效应可以降低单晶硅的激光损伤阈值。

摘要： 单晶硅是常用的红外窗口材料和红外滤波片的基底材料,也是半导体器件和光伏器件的基础材料,被广泛应用于红外滤波片、芯片、太阳能电池板等。单晶硅的加工方式有传统机械加工和激光加工。由于单晶硅属于脆性材料,传统的机械加工效率不高且容易出现切面不平滑或者产生炸裂等问题,影响加工质量。而激光加工相比于金刚石刀具加工具有定位精度高、效率高等优点,目前激光加工技术已经被广泛应用于单晶硅加工领域。而激光与物质相互作用这门科学是激光加工技术的基础,不同脉宽的激光器适用于不同种类的加工。本文以激光脉宽分类,分别介绍其辐照单晶硅材料的发展现状,总结其各自特点,提出单晶硅激光加工工艺需要解决的技术问题。

摘要： 单晶硅作为光学晶体材料的典型代表,具有导热性良好、红外光折射率高等优点,但其脆性大、硬度高,难以加工,而激光辅助加工是提高单晶硅加工效率的有效方法。现首先通过COMSOL Multiphysics软件建立激光辅助加工单晶硅的有限元模型,确定了最合适的激光功率;然后通过单因素试验法,模拟了激光功率、光斑直径、移动速度对单晶硅温度场的影响;最后采用红外热像仪获得实验值,并与模拟值进行比较,结果表明,测量的温度值与仿真计算值变化趋势是一致的。

摘要： 以单晶硅为对象,使用波长355 nm、脉宽15 ns的纳秒激光对单晶硅进行烧蚀加工试验研究。基于单因素法设计并完成了单晶硅纳秒脉冲激光直线刻蚀试验,探究了激光输出功率、激光脉冲重复频率、激光扫描速度和扫描次数对纳秒脉冲激光加工单晶硅表面形貌的影响规律。基于优化的加工工艺参数,在单晶硅表面制备出方形阵列的微结构。

摘要： 为阐明双金刚石磨粒在三体抛光过程中的抛光机理、材料去除机理以及单晶硅原子的演变机理,研究建立了三维的三体抛光模型,利用分子动力学仿真了双磨粒抛光单晶硅的过程,通过改变两个磨粒之间的横向距离和抛光深度来分析其对温度、势能、配位数、抛光力和表面形貌的影响。仿真结果表明,抛光深度是影响温度的主要因素,磨粒之间的横向间距对系统的温度影响次之。抛光力随着两个磨粒之间横向间距增加而增加,第二个磨粒的参与使抛光力出现波动。抛光的深度对硅原子的相变和表面形貌的演变起主导作用。

摘要： 晶体硅具有复杂的相变机制,在相图研究中受到广泛关注,其在动载荷下的变形机制是当前研究热点。为揭示晶体硅在强动加载下的变形和相变行为特征,基于分子动力学方法,采用平板冲击加载方式,模拟研究了单晶硅在初始环境温度为300 K时分别沿[001]、[110]和[111]晶向的不同强度下的冲击压缩行为,冲击粒子速度为0.3~3.2 km/s。研究发现,随着冲击粒子速度的增加,单晶硅剪切应力在逐渐增加后由于结构相变发生急剧下降,相变阈值和相变机制均呈现各向异性。其中,沿[001]晶向冲击压缩下观察到多种固-固相变以及固-液相变,并观察到与最新文献的实验高度一致的固-液共存现象。研究结果可为动加载下晶体硅的相变研究提供纳米尺度的结果支撑。

摘要： 本文首先分析了平价上网对高效电池的需求，指出N型高效电池对单晶硅材料要求，高效单晶的挑战及解决措施，提出了未来光伏N型高效单晶硅的发展趋势。

摘要： 本文阐述了提拉法单晶硅生长系统中碳杂质输运与控制的数值模拟与实验验证，结果表明：过量碳氧杂质降低CZ-Si工艺中的晶体品位，碳杂质对少流子寿命的危害主要发生在氧含量较高的CZ-Si晶体中，气体导流筒与Si熔体间隙对C杂质输运影响取决于扩散距离。

摘要： 铸造单晶硅是目前光伏硅晶体发展的重要方向，面临高位错密度、单晶率、籽晶成本和材料利用率等问题的挑战，位错(包括分散位错和位错团)是制约单晶硅质量的关键因素，晶界工程可以降低位错团，明显提高晶体质量。

摘要： 微机电系统(Micro-Electro Mechanical System)传感器是测量技术发展的方向,近些年MEMS传感器在压力,加速度,气体分析等领域发展迅速,并且均已经有成熟产品大量运用.在真空领域有一些国内外专业实验室针对MEMS技术在真空测量传感器方面开展研究,并取得了一定的技术成果.本文将重点介绍本公司开发的基于MEMS工艺的单晶硅压阻式真空规VT系列第一款产品,分享该产品技术特点和测试数据.通过测试数据分析该产品具有测量范围宽:覆盖10-2～105Pa;精度高:大气压到10Pa范围精度高,均可以达到±1％rdg.;在特定区间范围精度可以更高;气体无关:测量值不受气体种类影响的特点.同时会简单介绍制造的单晶硅MEMS规片方面的技术路线和产品特点,来和与会行业同仁分享.

摘要： 采用活化箔方法对单晶硅辐照热中子注量率进行了测量,将CoAl圆片布置在硅体的不同区域并对其测量值进行了比较分析.结果表明;贴在硅体侧面和夹在硅体端面之间的CoAl片对应的测量值相差很小,而硅体上端面活化片对应的测量值要明显高于这两个区域的值.经过分析得到,应选择将活化箔布置在硅体端面之间或侧面测量单晶硅辐照中子注量率或中子注量.

摘要： 现代超精密加工技术的加工精度和被加工表面的粗糙度已经达到纳米级,但是人们对超精密加工技术的微观机理还缺乏深入的了解,对材料表面的微观摩擦磨损性能、材料的去除和表面与亚表面损伤机理和力学性能的研究是理解超精密加工过程微观机理的前提.本文采用纳米压痕仪Berkovich压头对单晶硅(001)晶面进行了刻划加工实验,研究法向载荷和刻划加工深度对刻划加工摩擦力的影响.研究结果对单晶硅微器件超精密加工具有指导意义.

摘要： 通过设置特殊的拼接缝晶界，从源头上控制了位错、亚晶界的形成，相应太阳电池效率高达20.13%,晶体生长过程中会产生孪晶，这些孪晶不会影响晶体质量，但是会一定程度上影响碱制绒效果。

摘要： 主要提出了一种在连续长晶过程中间接观测固液界面形状的方法通过观测晶体侧表面的温度分布,能够预测固液界面凸度的变化,考虑到实际长晶过程中,晶体拉速和长晶高度不断变化,晶体侧表面温度监测点需要采取两个,监测点的位置距离三相点(熔点)越近,无量纲参数Φ对界面凸度的变化响应越灵敏;在长晶过程中,晶体侧表面温度监测的位置可以保持不变.

摘要： 为了实现超光滑无损伤表面的高效制造,提出利用在紫外光场与胶体射流动压场耦合作用下纳米颗粒(10nm-40nm)与被加工工件表面间的光化学反应、界面化学反应以及胶体射流产生的剪切粘滞作用实现工件表面材料的亚纳米级去除的方法.在紫外光诱导纳米颗粒胶体射流进行超光滑表面加工的过程中,紫外光的光化学作用对胶体射流中纳米颗粒与工件表面间的界面反应进行充分的激励和强化,从而很大程度提高材料表面原子的去除率,提高超光滑表面制造的效率.

摘要： 首次开发了熔体流动不稳定与长晶界面耦合的数值模型,长晶界面温度脉动，幅值2.5K，并引起长晶速度以及V/G值的脉动,长晶界面温度具有明显的三维特征，而长晶界面的形状周向对称，具有二维特征，晶体生长过程中，界面生长速率脉动将导致杂质分凝和晶体缺陷。

摘要： 一种硅熔液的对流模式推测方法，其具备：对旋转中的石英坩埚内的硅熔液，使用夹住石英坩埚配置的一对磁性体，施加强度0.2T以上的水平磁场的工序；在籽晶接触施加水平磁场的硅熔液前，测量硅熔液的表面中的在从铅垂上方观察时位于通过表面中心且与水平磁场的中心磁力线不平行的第1虚线上的第1测量点及第2测量点的温度，以及根据所测量的第1测量点及第2测量点的温度，推测硅熔液内的与水平磁场的施加方向正交的平面中的对流方向的工序。

摘要： 一种硅熔液的对流模式推测方法，其具备：对旋转中的石英坩埚内的硅熔液，使用夹住石英坩埚配置的一对磁性体，施加强度0.2T以上的水平磁场的工序；在籽晶接触施加水平磁场的硅熔液前，测量硅熔液的表面中的在从铅垂上方观察时位于通过表面中心且与水平磁场的中心磁力线不平行的第1虚线上的第1测量点及第2测量点的温度，以及根据所测量的第1测量点及第2测量点的温度，推测硅熔液内的与水平磁场的施加方向正交的平面中的对流方向的工序。

摘要： 本发明公开了一种铸造单晶硅用籽晶的制备方法、铸造单晶硅用籽晶和铸造单晶硅。铸造单晶硅用籽晶的制备方法的步骤为：利用定向凝固方法制备铸造单晶硅锭；将所述铸造单晶硅锭切割成原始籽晶；对所述原始籽晶进行热处理，得到所述籽晶，所述热处理的温度不高于1200°C。通过对铸造单晶硅锭切割的原始籽晶进行热处理，可有效降低原始籽晶的晶体微缺陷，从而得到铸造单晶硅用籽晶，而采用该籽晶得到的铸造单晶硅锭的与采用单晶晶棒切割作为籽晶的铸造单晶硅锭制备成的电池片的效率相当。

摘要： 本发明提供一种提拉条件计算程序，其使计算机执行：设定与固液界面高度以及硅融液的液面与热屏蔽板的距离对应的多个提拉条件，对各提拉条件执行：计算热通量(q)(W/m2)以及晶体表面温度(T)的步骤(S2)；将由下述式(1)得出的参考温度(Tref)及固液界面形状设定为边界条件的步骤；重新计算晶体内温度分布的步骤(S3)；计算单晶硅内的平均应力的步骤(S4)；根据平均应力及晶体内温度分布计算提拉方向的缺陷分布的步骤(S5)；求出提拉方向的无缺陷区域的步骤(S6)；在距离以及固液界面高度的二维坐标上，生成无缺陷区域的大小的等高线的步骤(S8)。

摘要： 本发明涉及用于生产单晶硅半导体晶片的方法、用于进行该方法的设备以及包含氧和至少一种n型掺杂剂的单晶硅半导体晶片。所述方法包括在石英坩埚中提供包含n型掺杂剂的硅熔体，其中所述熔体具有初始高度hM；通过向具有初始高度hm的所述熔体的上部体积选择性地供应热来从侧面加热所述熔体，其中所述高度hm小于所述高度hM；通过CZ法以拉制速度V从所述熔体拉制硅单晶；从所述生长的单晶和所述熔体之间的相界区域的上方加热所述熔体；从所述熔体的表面区域的上方加热所述熔体；使所述熔体经受磁场；用p型掺杂剂反掺杂所述熔体；和从所述单晶分离所述单晶硅半导体晶片。

摘要： 本发明公开了一种铸造单晶硅用籽晶的制备方法、铸造单晶硅用籽晶和铸造单晶硅。铸造单晶硅用籽晶的制备方法的步骤为：利用定向凝固方法制备铸造单晶硅锭；将所述铸造单晶硅锭切割成原始籽晶；对所述原始籽晶进行热处理，得到所述籽晶，所述热处理的温度不高于1200°C。通过对铸造单晶硅锭切割的原始籽晶进行热处理，可有效降低原始籽晶的晶体微缺陷，从而得到铸造单晶硅用籽晶，而采用该籽晶得到的铸造单晶硅锭的与采用单晶晶棒切割作为籽晶的铸造单晶硅锭制备成的电池片的效率相当。

摘要： 本发明提供一种提拉条件计算程序，其使计算机执行：设定与固液界面高度以及单晶硅的液面与热屏蔽板的距离对应的多个提拉条件，对各提拉条件执行：计算热通量(q)(W/m2)以及晶体表面温度(T)的步骤(S2)；将由下述式(1)得出的参考温度(Tref)及固液界面形状设定为边界条件的步骤；重新计算晶体内温度分布的步骤(S3)；计算单晶硅内的平均应力的步骤(S4)；根据平均应力及晶体内温度分布计算提拉方向的缺陷分布的步骤(S5)；求出提拉方向的无缺陷区域的步骤(S6)；在距离以及固液界面高度的二维坐标上，生成无缺陷区域的大小的等高线的步骤(S8)。

摘要： 本发明涉及用于生产单晶硅半导体晶片的方法、用于进行该方法的设备以及包含氧和至少一种n型掺杂剂的单晶硅半导体晶片。所述方法包括在石英坩埚中提供包含n型掺杂剂的硅熔体，其中所述熔体具有初始高度hM；通过向具有初始高度hm的所述熔体的上部体积选择性地供应热来从侧面加热所述熔体，其中所述高度hm小于所述高度hM；通过CZ法以拉制速度V从所述熔体拉制硅单晶；从所述生长的单晶和所述熔体之间的相界区域的上方加热所述熔体；从所述熔体的表面区域的上方加热所述熔体；使所述熔体经受磁场；用p型掺杂剂反掺杂所述熔体；和从所述单晶分离所述单晶硅半导体晶片。

摘要： 本发明公开了一种铸造单晶硅用隔热底板、铸造单晶硅生长设备和铸造单晶硅的制备方法，该隔热底板包括隔热板基板和设于隔热板基板上的活动式隔热板。铸造单晶硅生长设备包括上述隔热底板。铸造单晶硅的制备方法利用铸造单晶硅生长设备制备铸造单晶硅。本发明铸造单晶硅用隔热底板具有操作简单、可控性强等优点，能够实现对温度的有效控制。本发明铸造单晶硅生长设备具有操作简单、热场均匀性可控、长晶质量可控等优点。本发明制备方法具有工艺简单、易操作、成本低廉、单晶硅籽晶用量小、单晶率高、位错率低等优点，适合于大规模制备，利用工业化生产，有着很好的应用价值和应用前景。

摘要： 本发明提供一种单晶硅晶片的制造方法，其特征在于至少包含以下工序：准备单晶硅晶棒的工序；将该单晶硅晶棒切片而制造出多片切片基板的工序；对该多片切片基板进行抛光、蚀刻、研磨之中的至少1种而加工成多片基板的加工工序；从该多片基板抽取至少1片的工序；使用原子力显微镜测定在该抽取工序中所抽取的基板的表面粗糙度，求取对应波长20纳米～50纳米的频带的振幅即强度，且判定是否合格的工序；若所述判定为合格时送至下个工序，若不合格时实行再加工的工序。由此，能提供单晶硅晶片及其制造方法，即便栅极氧化膜的厚度薄至数纳米时，氧化膜耐压也无劣化；提供一种评价方法，相较于时间相依介电崩溃法等，能容易评价氧化膜耐压无劣化。