多晶硅和单晶硅的基础知识

多晶硅和单晶硅的基础知识

单晶硅和多晶硅的区别是，当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面，多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了，一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。大规模集成电路的要求更高，硅的纯度必须达到九个9。目前，人们已经能制造出纯度为十二个9的单晶硅。单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。

多晶硅的生产工艺主要由高纯石英(经高温焦碳还原)→工业硅(酸洗)→硅粉(加HCL)→SiHCL3(经过粗馏精馏)→高纯SiHCL3(和H2反应CVD工艺)→高纯多晶硅

国内的多晶硅单价主要看纯度，纯度在9个9的很少，价格应该在2500以上了！详细价格不定，

单晶硅生产工艺主要有两种，一种是直拉法，一种是区熔法。工艺的介绍也可以在网上找得到。

单晶硅片的单价是论片算，不会按吨算的，这里还要区分是太阳能级还是IC级，这里我只知道关于6寸太阳能级硅片，每片价格在53元左右

单晶硅的制造方法和设备

1、一种单晶硅压力传感器制造方法及其结构

2、单晶硅生产装置

3、制造单晶硅的设备

4、单晶硅直径测定法及其设备

5、单晶硅直径控制法及其设备

【单晶硅】

英文名：Monocrystalline silicon

分子式：Si

硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%，甚至达到99.9999999%

以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉

制而成。

熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶

核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶

硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，其电导率随温度的升高而增加，

有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的

ⅢA族元素，如硼可提高其导电的程度，而形成p型硅半导体；如掺入微量的

ⅤA族元素，如磷或砷也可提高导电程度，形成n型硅半导体。单晶硅的制法

通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出

棒状单晶硅。单晶硅主要用于制作半导体元件。

用途：是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等

单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分，处于

新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供

热等。由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势，近三十年来，太阳能利

用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界

快速、稳定发展的新兴产业之一。

单晶硅建设项目具有巨大的市场和广阔的发展空间。在地壳中含量达25.8%的硅元素，为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉。

近年来，各种晶体材料，特别是以单晶硅为代表的高科技附加值材料及其

相关高技术产业的发展，成为当代信息技术产业的支柱，并使信息产业成为全

球经济发展中增长最快的先导产业。单晶硅作为一种极具潜能，亟待开发利用

的高科技资源，正引起越来越多的关注和重视。

【多晶硅】

性质：灰色金属光泽。密度2.32~2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于

氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间，室

温下质脆，切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。常温下不活泼，高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下，具有较大

的化学活泼性，能与几乎任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良

半导体材料，但微量的杂质即可大大影响其导电性。电子工业中广泛用于制造

半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。

由干燥硅粉与干燥氯化氢气体在一定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原而得。

多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子

以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则

这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅

与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热

学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的

导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者

的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析

测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。

一、国际多晶硅产业概况

当前，晶体硅材料(包括多晶硅和单晶硅)是最主要的光伏材料，其市场占

有率在90%以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家7个公司的10家工厂手中，形成技术封锁、市场垄断的状况。

多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。按纯度要求不同，分为电

子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅占55%左右，太阳能级多晶硅占45%，

随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，预计到2008年太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。

1994年全世界太阳能电池的总产量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增长了17倍。专家预测太阳能光伏产业在二十一世纪前半期将超过核电成为最重要的基础能源之一。

据悉，美国能源部计划到2010年累计安装容量4600MW，日本计划2010年达到5000MW，欧盟计划达到6900MW，预计2010年世界累计安装量至少

18000MW。从上述的推测分析，至2010年太阳能电池用多晶硅至少在30000吨以上，表2给出了世界太阳能多晶硅工序的预测。据国外资料分析报道，世界多晶硅的产量2005年为28750吨，其中半导体级为20250吨，太阳能级为8500吨，半导体级需求量约为19000吨，略有过剩；太阳能级的需求量为15000吨，供不应求，从2006年开始太阳能级和半导体级多晶硅需求的均有缺口，其中太阳能级产能缺口更大。

据日本稀有金属杂质2005年11月24日报道，世界半导体与太阳能多晶硅需求紧张，主要是由于以欧洲为中心的太阳能市场迅速扩大，预计2006年，2007年多晶硅供应不平衡的局面将为愈演愈烈，多晶硅价格方面半导体级与太阳能级原有的差别将逐步减小甚至消除，2005年世界太阳能电池产量约1GW，如果以1MW用多晶硅12吨计算，共需多晶硅是1.2万吨，2005-2010年世界太阳能电池平均年增长率在25%，到2010年全世界半导体用于太阳能电池用多晶硅的年总的需求量将超过6.3万吨。

世界多晶硅主要生产企业有日本的Tokuyama、三菱、住友公司、美国的Hemlock、Asimi、SGS、MEMC公司，德国的Wacker公司等，其年产能绝大部分在1000吨以上，其中Tokuyama、Hemlock、Wacker三个公司生产规模最大，年生产能力均在3000-5000吨。

国际多晶硅主要技术特征有以下两点：

(1)多种生产工艺路线并存，产业化技术封锁、垄断局面不会改变。由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等