单晶硅和多晶硅的区别.docx

单晶硅和多晶硅的区别.docx

《单晶硅和多晶硅的区别.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单晶硅和多晶硅的区别.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

单晶硅和多晶硅的区别

单晶硅和多晶硅的区别

一概述

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。

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。

二生产工艺

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。

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。

三单晶硅

英文名:

Monocrystallinesilicon

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。

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。

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。

四多晶硅

英文名:

polycrystallinesilicon

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。

五国际多晶硅产业概况

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。

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、过程安全等方面也存在差异,各有技术特点和技术秘密,总的来说,目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有:

改良西门子法、硅烷法和流化床法。

其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能约占世界总产能的80%,短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。

（2）新一代低成本多晶硅工艺技术研究空前活跃。

除了传统工艺（电子级和太阳能级兼容）及技术升级外,还涌现出了几种专门生产太阳能级多晶硅的新工艺技术,主要有:

改良西门子法的低价格工艺;冶金法从金属硅中提取高纯度硅;高纯度SiO2直接制取;熔融析出法（VLD:

Vapertoliquiddeposition）;还原或热分解工艺;无氯工艺技术,Al-Si溶体低温制备太阳能级硅;熔盐电解法等。

六国内多晶硅产业概况

我国集成电路的增长,硅片生产和太阳能电池产业的发展,大大带动多晶硅材料的增长。

太阳能电池用多晶硅按每生产1MW多晶硅太阳能电池需要11-12吨多晶硅计算,我国2004

年多晶、单晶太阳能电池产量为48.45MW,多晶硅用量为678吨左右,而实际产能已达70MW左右,多晶硅缺口达250吨以上。

到2005年底国内太阳能电池产能达到300MW,实际能形成的产量约为110MW,需要多晶硅1400吨左右,预测到2010年太阳能电池产量达

300MW,需要多晶硅保守估计约4200吨,因此太阳能电池的生产将大大带动多晶硅需求的增加,见表3。

2005年中国太阳能电池用单晶硅企业开工率在20%-30%,半导体用单晶硅企业开工率在80%-90%,都不能满负荷生产,主要原因是多晶硅供给量不足所造成的。

预计多晶硅生产企业扩产后的产量,仍然满足不了快速增长的需要。

2005年全球太阳能电池用多晶硅供应量约为10448吨,而2005年太阳能用硅材料需求量约为22881吨,如果太阳能电池用多晶硅需求量按占总需求量的65%计,则太阳能电池用多晶硅需求量约为14873吨,这样全球太阳能电池用多晶硅的市场缺口达4424吨。

2005年半导体用多晶硅短缺6000吨,加上太阳能用多晶硅缺口4424吨,合计10424吨,供给严重不足,导致全球多晶硅价格上涨。

目前多晶硅市场的持续升温,导致各生产厂商纷纷列出了扩产计划,根据来自国际光伏组织的统计,至2008年全球多晶硅的产能将达49550吨,至2010年将达58800吨。

预计到2010年全球多晶硅需求量将达85000吨,缺口26200吨。

从长远来看,考虑到未来石化能源的短缺和各国对太阳能产业的大力支持,需求将持续增长。

根据欧洲光伏工业联合会的2010年各国光伏产业发展计划预计,届时全球光伏产量将达到15GW（1GW=1000MW）,设想其中60%使用多晶硅为原材料,如果技术进步每MW消耗10吨多晶硅,保守估计全球至少需要太阳能多晶硅5万吨以上。

我国多晶硅工业起步于五、六十年代中期,生产厂多达20余家,生由于生产技术难度大,生产规模小,工艺技术落后,环境污染严重,耗能大,成本高,绝大部分企业亏损而相继停产和转产,到1996年仅剩下四家,即峨眉半导体材料厂（所）,洛阳单晶硅厂、天原化工厂和棱光实业公司,合计当年产量为102.2吨,产能与生产技术都与国外有较大的差距。

1995年后,棱光实业公司和重庆天原化工厂相继停产。

现在国内主要多晶硅生产厂商有洛阳中硅高科技公司、四川峨眉半导体厂和四川新光硅业公司、到2005年底,洛阳中硅高科技公司300吨生产线已正式投产,二期扩建1000吨多晶硅生产线也同时破土动工,河南省计划将其扩建到3000吨规模,建成国内最大的硅产业基地。

四川峨眉半导体材料厂（所）是国内最早拥有多晶硅生产技术的企业,2005年太阳能电池用户投资,扩产的220吨多晶硅生产线将于2006年上半年投产,四川新光硅业公司实施的1000吨多晶硅生产线正在加快建设,计划在2006年底投产,此外,云南、扬州、上海、黑河、锦州、青海、内蒙、宜昌、广西、重庆、辽宁、邯郸、保定、浙江等地也有建生产线设想。

七行业发展的主要问题

同国际先进水平相比,国内多晶硅生产企业在产业化方面的差距主要表现在以下几个方面:

1、产能低,供需矛盾突出。

2005年中国太阳能用单晶硅企业开工率在20%-30%,半导体用单晶硅企业开工率在80%-90%,无法实现满负荷生产,多晶硅技术和市场仍牢牢掌握在美、日、德国的少数几个生产厂商中,严重制约我国产业发展。

2、生产规模小、现在公认的最小经济规模为1000吨/年,最佳经济规模在2500吨/年,而我国现阶段多晶硅生产企业离此规模仍有较大的距离。

3、工艺设备落后,同类产品物料和电力消耗过大,三废问题多,与国际水平相比,国内多晶硅生产物耗能耗高出1倍以上,产品成本缺乏竞争力。

4、千吨级工艺和设备技术的可靠性、先进性、成熟性以及各子系统的相互匹配性都有待生产运行验证,并需要进一步完善和改进。

5、国内多晶硅生产企业技术创新能力不强,基础研究资金投入太少,尤其是非标设备

的研发制造能力差。

6、地方政府和企业项目投资多晶硅项目,存在低水平重复建设的隐忧。

八行业发展的对策与建议

1、发展壮大我国多晶硅产业的市场条件已经基本具备、时机已经成熟,国家相关部门加大对多晶硅产业技术研发,科技创新、工艺完善、项目建设的支持力度,抓住有利时机发展壮大我国的多晶硅产业。

2、支持最具条件的改良西门子法共性技术的实施,加快突破千吨级多晶硅产业化关键技术,形成从材料生产工艺、装备、自动控制、回收循环利用的多晶硅产业化生产线,材料性能接近国际同类产品指标;建成节能、低耗、环保、循环、经济的多晶硅材料生产体系,提高我们多晶硅在国际上的竞争力。

3、依托高校以及研究院所,加强新一代低成本工艺技术基础性及前瞻性研究,建立低成本太阳能及多晶硅研究开发的知识及技术创新体系,获得具有自主知识产权的生产工艺和技术。

4、政府主管部门加强宏观调控与行业管理,避免低水平项目的重复投资建设,保证产业的有序、可持续发展。

我国从事半导体硅材料生产企业概况:

我国从事半导体硅材料生产的企业总共40余家.截止06年销售额超过一亿元的企业已达17家.

1,河北宁晋单晶硅基地

2,有研半导体材料股份公司

3,洛洛阳单晶硅有限责任公司/阳中硅高科技有限公司

4,无锡华润华晶微电子有限公司

5,宁波立立电子股份有限公司

6,上海合晶硅材料有限公司

7,上海申和热磁公司

8,娥眉半导体材料厂

9,杭州海纳半导体有限公司

10,万向硅峰电子股份有限公司

11,锦州新日硅材料（华昌电子材料/华日硅）公司

12,天津环欧半导体技术有限公司

13,常州亿晶电子科技有限公司

14,常州天合光能有限公司

15,江苏顺大半导体发展有限公司

16,新疆新能源股份有限公司

17,南京国盛电子有限公司

这些企业中供应半导体硅抛光片的有宁波立立电子股份有限公司、有研半导体材料股份公司、无锡华润华晶微电子有限公司、上海合晶硅材料有限公司、上海申和热磁公司等

-----changaiyin

单多晶硅国内含税价格

单晶硅棒2600元/公斤,多晶硅棒2400元/公斤-----changaiyin

----------------------------------------------------------------

江西赛维LDK太阳能高科技有限公司是目前亚洲规模最大的太阳能多晶硅片生产企业。

工厂坐落于江西省新余市经济开发区,专注于太阳能多晶硅铸锭及多晶硅片研发、生产、销售

为一体的高新技术光伏企业,拥有国际最先进的生产技术和设备。

公司注册资金11095万美元,总投资近3亿美元。

2006年4月份投产,7月份产能达到100兆瓦,8月份入选“REDHERRING亚洲百强企业”,10月份产能达到200兆瓦,被国际专业人士称为“LDK速度奇迹”。

荣获“2006年中国新材料产业最具成长性企业”称号。

目前公司正致力于发展成为一个“世界级光伏企业”。

2007年6月1日,赛维LDK成功在美国纽约证交所上市,成为中国企业历史上在美国单一发行最大的一次IPO;赛维LDK是江西省企业有史以来第一次在美国上市的企业,是中国新能源领域最大的一次IPO。

该公司1.5万吨硅料项目近日已在江西省新余市正式启动,该项目总固定资产投资120亿元以上,预计将成为目前全球太阳能领域单个投资额最多、产能设计规模最大的项目之一。

据悉,该项目计划首期在2008年底前建成投产,形成6000吨太阳能级硅料的年生产能力;2009年项目全部建成投产后,将形成1.5万吨产能,从而使该公司成为世界主要的太阳能多晶硅原料生产企业。

当地有关人士表示,该项目的实施,不仅可以有效缓解国内光伏行业发展中遭遇的原料短缺等瓶颈制约,而且可以有力提升我国光伏产业的综合竞争力。

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、过程安全等方面也存在差异,各有技术特点和技术秘密,总的来说,目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有:

改良西门子法、硅烷法和流化床法。

其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能约占世界总产能的80%,短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。

（2）新一代低成本多晶硅工艺技术研究空前活跃。

除了传统工艺（电子级和太阳能级兼容）及技术升级外,还涌现出了几种专门生产太阳能级多晶硅的新工艺技术,主要有:

改良西门子法的低价格工艺;冶金法从金属硅中提取高纯度硅;高纯度SiO2直接制取;熔融析出法（VLD:

Vapertoliquiddeposition）;还原或热分解工艺;无氯工艺技术,Al-Si溶体低温制备太阳能级硅;熔盐电解法等。