Tekstuurimine
Sametitootmise sektsioon (koosneb 6 reast) sisaldab selliseid mooduleid nagu eelpuhastus, puhta veega pesemine enne sameti tootmist, sameti tootmine * 3, puhta veega pesemine pärast sameti tootmist, järelpuhastus, puhta veega pesemine pärast järelpuhastust, happepesu, puhas vesipesu pärast happepesu, aeglane tõmbamine ja eeldehüdratsioon ning kuivatamine * 5. Selle projekti sametitootmismeetodis kasutatakse automaatset sametitootmist ja kogu tööprotsess viiakse läbi automaatselt. Eelpuhastatud räniplaadid saadetakse konveieri abil sametmasina etteandealasse. Räniplaadid läbivad automaatses kinnises sametmasinas läbi rullide erinevaid korrosiooni- ja puhastuspaake. Seadmed juhivad automaatselt happe, leelise ja puhta vee lisamist igas moodulis. Mahutites olev hape ja leelised pumbatakse sisse torustike kaudu ning mahutites olev reovesi juhitakse regulaarselt välja (ühe paagi mahuga 720L, vahetatakse iga 48 tunni järel).
1) Eelpuhastus
Eelpuhastuse eesmärk: Räniplaatide pinnale kleepunud lisandite (orgaanilised ja metallilised lisandid jne) eemaldamiseks kasutatakse NaOH lahust ja H2O2 lahust.
Kastke laetud räniplaadid järjestikku eelpuhastuspaaki, lisage paaki puhast vett ja lisage vastavalt suhtele sobiv kogus NaOH lahust või puhastuslahust (segatud NaOH kontsentratsioon on eeldatavasti 0). 6%, H2O2 kontsentratsioon on eeldatavasti 1,5%, lisatakse automaatselt) kõrgel temperatuuril (60 kraadi) puhastamiseks. Eelpuhastus kasutab ultrahelipuhastust. Pärast eelpuhastust viige läbi puhas vesi. Puhas veepuhastus on ülevooluga sukelpuhastus, mis viiakse läbi toatemperatuuril.
Eelpuhastusprotsessi käigus toimuvad keemilised reaktsioonid on järgmised:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
2) Leelise samet
Eesmärk: teostada ränipinna anisotroopset söövitamist leeliselise lahusega, moodustades pinnale 5 um suuruse püramiidi. Püramiidi pinnal on suurepärane valgust püüdev ja peegeldusvastane toime (10%). Alkali velvet kasutab NaOH lahust ja sameti lisandeid.
Sobiva koguse NaOH lahuse ja sametilisandi (NaOH lahuse kontsentratsioon umbes {{0}},6%, sametilisandi kontsentratsioon umbes 0,4%) lisamine aluselisesse sametpaaki võib vähendada räniplaatide pindpinevust , parandab ränivahvlite ja NaOH vedeliku vahelist niisutavat toimet, soodustab vesinikumullide vabanemist, suurendab korrosiooni anisotroopiat, muudab püramiidi ühtlasem ja ühtlasem ning parandab sameti tootmisefekti. Seemisnaha moodustumise keemiline reaktsioon on järgmine:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
Leelise sametpaagi töötemperatuur on 82 kraadi ja leelise sametise aega reguleeritakse 420 s.
3) Pärast puhastamist
Pärast leeliselist samettöötlust siseneb ränivahv puhastuspaaki, et eemaldada orgaanilise aine jäägid ja tagada räniplaadi pinna puhtus, parandades seeläbi aku muundamise efektiivsust teatud määral. Kastke laetud räniplaadid puhastamiseks, lisage paaki puhast vett ja lisage sobiv kogus NaOH lahust või puhastuslahust (NaOH kontsentratsioon on eeldatavasti 0,6%, H2O2 kontsentratsioon eeldatavasti 1,5%. ) vastavalt kõrge temperatuuriga puhastamise suhtele (60 kraadi). Puhastage pärast puhastamist puhta veega. Puhas veepuhastus on ülevooluga sukelpuhastus, mis viiakse läbi toatemperatuuril.
4) Happepesu
Pärast järelpuhastust tuleks kõrge puhtusastmega puhastamiseks kasutada lahjendatud happelahust (3,15% HCl ja 7,1% HF). HCl ülesanne on neutraliseerida jääk-NaOH, HF-i ülesanne on aga eemaldada räniplaadi pinnalt oksiidikiht, muutes selle hüdrofoobsemaks ja moodustades ränikompleksi H2SiF6. Metalliioonidega kompleksi moodustumisel eralduvad metalliioonid räniplaadi pinnalt, vähendades metalliioonide sisaldust ja valmistudes difusioonsidumiseks. Pärast happepesu puhastage puhta veega.
Söötmisprotsessi käigus toimuvad keemilised reaktsioonid on järgmised:
HCl NaOH=NaCl H2O
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
Peitsuspaagi töötemperatuur on toatemperatuuril ja marineerimisaeg on 120 sekundit.
5) Aeglane tõmbamine enne dehüdratsiooni
Eesmärk: Kristalliliste räniplaatide pinna eelvee kuivatamist kasutatakse tavaliselt puhta vee puhastamise protsessi viimase etapina.
Viige puhta veega puhastatud kristall-räni vahvel aeglasesse tõmbesoonesse. Ränivahv vajub esmalt puhtasse vette ja sukeldub täielikult. Seejärel tõmmatakse seda robotkäe ja korvi abil aeglaselt ülespoole ning pindpinevus võib ränivahvli veekile alla tõmmata.
Aeglase tõmbe soon koosneb puhastussoonest ja aeglasest tõmbemehhanismist ning on poolsuletud. Puhastuspaagis on sakiline ülevooluava ning puhas vesi peseb töötamise ajal pidevalt puhastuspaagis oleva reovee ära, hoides puhastuspaagi veekvaliteedi puhtana ja saavutades puhastusefekti; Kui vesi hoitakse puhtana, ei teki aeglasel tõmbamisel tööpinnale veepiisku ega kuivamise ajal vesimärki.
6) Kuivatamine
Viige kristalliline räni vahvel kuivatuspaaki ja puhuge elektrikütet kasutades 90 kraadiga kuuma õhku kuivatamiseks vahvlil üles-alla.
Ülalmainitud eelpuhastus- ja leeliselise sameti valmistamise protsessid toodavad kõrge kontsentratsiooniga naatriumhüdroksiidi sisaldavat leeliselist reovett (W1, W3, W5) ja üldist aluselist puhastusreovett (W2, W4, W6). Happepesuprotsessi käigus saadakse kõrge kontsentratsiooniga vesinikkloriidhapet ja vesinikfluoriidhapet sisaldav happeline reovesi (W7) ja üldine happeline puhastusreovesi (W8, W9). Ülaltoodud toiming viiakse läbi suletud sameti valmistamise masinas. Happepesuprotsess lendub ja tekitab HF-i ja HCl-i sisaldavat happelist heitgaasi (G1), mis kogutakse torustike kaudu ja suunatakse töötlemiseks happeliste heitgaaside pesutorni.
Boori difusioon
Difusiooniprotsessi eesmärk on moodustada räniplaadile PN-liide, et saavutada valguse energia muundamine elektrienergiaks. PN-ristmiku tootmisseadmed on difusioonahi ja projektis kasutatakse difusiooniahjus ränivahvlite hajutamiseks gaasilist boortrikloriidi. Boori aatomid difundeeruvad ränivahvlisse ja moodustavad räniplaadi pinnale borosilikaatklaasi kihi. Peamine reaktsioonivõrrand on järgmine:
4BCl3+3O2⟶2B23+6Cl2⟵
2B2O3+3Si→3SiO2+4B
Difusioonahi on suletud alarõhuseade, mis on varustatud sisse- ja väljalaskeavaga, kasutab elektrikütet ning seadmega on kaasas õlivaba kuivmehaaniline vaakumpump. Konkreetne protsess on järgmine: kõigepealt juhitakse difusiooniahju kvartstorust õhku suur vool N2 ja kuumutatakse difusiooniahi üles. Kui ahju temperatuur jõuab 1050 kraadini ja püsib konstantsena, asetatakse kiip kvartspaati ja saadetakse 20 minutiks ahju suudmesse eelsoojendamiseks, seejärel surutakse konstantse temperatuuri tsooni. Esmalt sisestatakse hapnik ja seejärel difusiooniks boortrikloriid. Protsessi koguaeg on 180 minutit. Reaktsiooni ajal olid nii Si kui ka O2 ülemäärased ja BCl3 reageeris täielikult, mille tulemusena tekkis C12. Kui reaktsioon on lõppenud, kasutage seadme puhastamiseks ja materjali automaatseks tühjendamiseks N2.
Saastetootmisprotsessi analüüs: Peamine saasteprotsess selles protsessis on difusiooniprotsess, kus BCl3 sisestatakse ja reageerides tekib kloorigaas (G2), mis on segatud jääkhapniku, lämmastikuga jne, mis kogutakse spetsiaalse toru kaudu ja saadetakse. happeliste heitgaaside puhastustorni töötlemiseks. Pärast torustike kaudu kogumist suunatakse see töötlemiseks happeliste heitgaaside puhastustorni.
SE laser redoping
Laserdopingutehnoloogia hõlmab tugevat dopingut metallvärava joone (elektroodi) ja räniplaadi vahelisel kokkupuutealal, samas kui kerge doping (madala kontsentratsiooniga doping) säilitatakse väljaspool elektroodi. Eeldifusioon viiakse räniplaatide pinnal läbi termilise difusiooni, et moodustada kerge doping; Samal ajal toimib pind BSG (borosilikaatklaas) lokaalse laseri dopingu allikana ja laseri lokaalse termilise efekti kaudu difundeeruvad BSG aatomid kiiresti räniplaadi sisemusse, moodustades kohaliku dopingu. piirkond.
SE laserprotsess tekitab tolmune heitgaas (G3), mida töödeldakse seadmete sisseehitatud tolmukollektoriga ja juhitakse välja läbi töökoja ülemise väljalaskesüsteemi (umbes 15 meetri kõrgusel).
Oksüdatsioonijärgne
Laser SE-ga töödeldud räniplaadi pinna boori difusioonipinnal (incidentsipinnal) olev oksiidikiht hävib laserpunkti energia toimel. Leeliselise poleerimise ja söövitamise ajal on vaja oksiidikihti maskikihina, et kaitsta ränivahvli fosfori difusioonipinda (kokkulangev pind). Seetõttu on laser SE-ga skaneeritud pinnal vajalik teostada oksiidikihi parandus.
Selles projektis kasutatakse SiO2 oksiidikihi valmistamiseks termilise oksüdatsiooni meetodit. Kogu oksüdatsiooniprotsess viiakse läbi oksüdeerimisahjus, mis on suletud atmosfäärirõhuga seade ja mida köetakse elektriga. Esiteks laaditakse ränivahv automaatse vahvlilaadimismasina abil kvartspaati. Seejärel asetab automaatne robotkäsi kvartspaadi oksüdeerimisahju ränikarbiidi konsoolmassile. Ränikarbiidi läga saadab räniplaatidega laetud kvartspaadi kõrge temperatuuriga kvartsahju torusse. Pärast kvartspaati sisenemist ahju torusse sulgege ahju uks, käivitage oksüdatsiooniprogramm ja oksüdatsiooniahi hakkab automaatselt tööle. Peamised keemilised reaktsioonid, mis toimuvad termilise oksüdatsiooni protsessis, on järgmised:
Si+O2=SiO2
O2 reageerib kõrgetel temperatuuridel räniplaatide pinnaga, tekitades SiO2 ja ahju toru konstantse rõhu säilitamiseks juhitakse sisse teatud kogus gaasilist lämmastikku. Säilitage teatud aja jooksul kõrge temperatuuriga hapniku voolu, et moodustada räniplaadi pinnale teatud paksusega SiO2 õhuke kiht. Protsessi parameetrid on: oksüdatsioonitemperatuur 750 kraadi, lämmastiku voolukiirus 12L/min, hapniku voolukiirus 5L/min ja 25-minutiline oksüdatsiooniaeg. See protsess tekitab hapnikku ja lämmastikku sisaldavat oksüdatsiooni heitgaasi (kuum õhku), mis juhitakse välja läbi oksüdeerimisahju väljalaskeava ja seejärel läbi töökoja ülemise kuuma väljalaskesüsteemi.