專(zhuān)利名稱(chēng)：一種檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體硅料檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于檢測(cè)分選廢硅料的化學(xué)顯色溶劑。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，能源需求日益增長(zhǎng)，隨之能源短缺也成為全球性問(wèn)題。為了緩解能源危機(jī)，許多可再生能源得到大力發(fā)展，如太陽(yáng)能的應(yīng)用如雨后春筍般的浮現(xiàn)。但是太陽(yáng)能裝置的廣泛應(yīng)用，使太陽(yáng)能級(jí)硅片材料的原料供應(yīng)日趨緊張，所以廢硅材料的回收利用成為太陽(yáng)能硅材料的一個(gè)重要來(lái)源。由于回收的廢硅料富含雜質(zhì)，必須對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)并分選合格料。目前檢測(cè)廢硅料主要依靠人工逐片逐粒地進(jìn)行，需要大量的檢測(cè)儀及勞動(dòng)力，使太陽(yáng)能硅材料回收行業(yè)成為勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。對(duì)某些粒徑小的廢硅料，其檢測(cè)難度更大、效率更低；再則，漏檢和檢測(cè)要點(diǎn)掌握不足，都會(huì)使檢測(cè)的準(zhǔn)確率大大降低，需要經(jīng)過(guò)復(fù)檢，造成效率更低、準(zhǔn)確率更低。此外，對(duì)坩鍋鍋底富積雜質(zhì)的硅料，除了靠檢測(cè)電阻率以外，還需要對(duì)每塊鍋底料都作ICP純度分析，成本非常高，不符合經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的需求。因此，尋找一種成本低、調(diào)配簡(jiǎn)易的化學(xué)溶劑來(lái)檢測(cè)分選廢硅料，具有顯著的經(jīng)濟(jì)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了一種成本低、調(diào)配簡(jiǎn)易的用于檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下一種檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，濃度為48-50％的氟化氫溶液、68-72％的硝酸溶液、98-99％的醋酸溶液和純水，按以下體積比調(diào)配氟化氫∶硝酸∶醋酸∶純水＝1∶3∶6～9∶4～6。
所述的檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，顯色溶劑的配比氟化氫∶硝酸∶醋酸∶純水＝1∶3∶9∶6。
所述的檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，顯色溶劑的配比氟化氫∶硝酸∶醋酸純水＝1∶3∶8∶5。
所述的檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，顯色溶劑的配比氟化氫∶硝酸∶醋酸∶純水＝1∶3∶7∶6。
所述的檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，各組分溶液的濃度氟化氫49％、硝酸68％、醋酸98.5％。
當(dāng)半導(dǎo)體硅中含有雜質(zhì)時(shí)，其電化學(xué)勢(shì)能和表面活性也隨之發(fā)生變化，重?fù)搅媳容p摻料的化學(xué)電動(dòng)勢(shì)大且和酸液反應(yīng)速度快，低濃度摻雜的合格料與高濃度摻雜的重?fù)搅虾腿軇┯辛诉x擇性的反應(yīng)效果，溶劑首先和重?fù)搅戏磻?yīng)，使重?fù)搅媳砻嫔梢粚覵iO2薄膜，隨著SiO2薄膜厚度的增加，顯示顏色也隨之變化，P型高濃度摻雜重?fù)搅巷@示藍(lán)黑色，N型高濃度摻雜的重?fù)搅巷@示黃褐色，此時(shí)將硅料從溶劑中取出清洗并烘干，SiO2薄膜顏色清晰，且不會(huì)因烘干和機(jī)械摩擦褪色。
本發(fā)明的顯色溶劑由氟化氫溶液、硝酸溶液、醋酸溶液和純水組成。
1、HNO3和Si反應(yīng)生成SiO2，加入HF可使反應(yīng)速度加快，生成SiO2薄膜并可視化。
Si+2HNO3→SiO2+2HNO22HNO2→NO+NO2+H2O2、在一定范圍內(nèi)調(diào)整CH3COOH含量，控制選擇性反應(yīng)的效果，CH3COOH、H2O都是減緩劑，加入CH3COOH、H2O為了抑制副反應(yīng)，使反應(yīng)速率得以控制且使SiO2薄膜在反應(yīng)時(shí)不被以下副反應(yīng)干涉而褪色SiO2+6HF→H2SiF+H2OSi+HNO3+6HF→H2SiF+HNO2+H2+H2O3、加入活性劑雙氧水H2O2的反應(yīng)原理溶劑多次使用，溶劑中HNO3損耗多，而反應(yīng)生成物HNO2的濃度增加，使溶劑對(duì)電阻率小的硅料腐蝕選擇比降低，顯色效果不明顯，此時(shí)加入H2O2使HNO2直接轉(zhuǎn)化為HNO3，恢復(fù)溶劑活性。
HNO2+H2O2→HNO3+H2O本發(fā)明的顯色溶劑對(duì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)與重?fù)搅戏磻?yīng)的速度遠(yuǎn)大于和輕摻料的反應(yīng)速度，并控制副反應(yīng)的速度，使副反應(yīng)不影響顯色效果，從而將重?fù)焦枇媳砻孢x擇性氧化，氧化膜的厚度通過(guò)溶劑各組分的比例和氧化時(shí)間來(lái)控制。反應(yīng)生成的SiO2薄膜顯示顏色達(dá)到最易區(qū)別點(diǎn)時(shí)，將硅料取出并烘干，然后根據(jù)硅料顯出的顏色分選出重?fù)搅希p摻合格料清洗后投入爐拉晶或鑄錠，滿(mǎn)足太陽(yáng)能級(jí)硅料的技術(shù)要求。采用本發(fā)明的顯色溶劑省去了目前通過(guò)人工逐片逐粒地檢測(cè)硅料，快速地把低濃度摻雜的合格料與高濃度摻雜的重?fù)搅蠀^(qū)分開(kāi)，提高了分選效率及準(zhǔn)確率，并省去昂貴的檢測(cè)儀器的投入，降低了生產(chǎn)成本。
如果硅的粒徑為5～12mm，本發(fā)明的顯色溶劑能使自重10倍左右的硅料顯色。溶劑多次使用后，溶劑的活性和顯色效果降低，此時(shí)加入溶劑體積百分之一左右的H2O2可繼續(xù)使用，延長(zhǎng)了使用壽命，降低了成本。補(bǔ)充五次左右雙氧水，溶劑能使自身重量20倍左右的硅料顯色。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1①室溫20℃條件下，在通風(fēng)櫥的耐酸槽中，按以下比例配置顯色溶劑HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶8∶5，其中各組分溶液的濃度如下氟化氫HF48％、硝酸HNO372％、醋酸CH3COOH99％、純水，共計(jì)17升；②經(jīng)過(guò)表面清洗干凈的含有重?fù)降腜型碎硅片，厚度為220～800微米，粒徑為5～80毫米，稱(chēng)取1.7公斤放入耐酸提籃中；③然后投入酸槽中浸泡，用耐酸塑料棒輕輕攪拌；④經(jīng)過(guò)5分鐘后，重?fù)焦枇献兩琍型電阻率小于0.5Ω.cm重?fù)搅献優(yōu)樯钏{(lán)色，然后將提籃移走；⑤取出提籃后用水沖去殘留酸，并用PH試紙檢查酸液是否沖洗干凈，當(dāng)沖洗液的PH＝7時(shí)，停止沖洗，將硅片烘干后由人工根據(jù)硅料顯現(xiàn)的顏色分選硅料。
然后從第②步開(kāi)始重復(fù)以上步驟。
當(dāng)硅料浸泡到170公斤時(shí)，在溶劑中補(bǔ)170毫升H2O2繼續(xù)使用。以后每浸泡40公斤補(bǔ)170毫升H2O2，浸泡硅料總量達(dá)330公斤時(shí)將溶液作廢。把顯色的硅料烘干，經(jīng)人工分選，選出顯色的重?fù)搅蠟椴缓细窳希瑢⒑细窆枇锨逑春娓珊竺看瓮?0公斤，拉出單晶的直徑150mm單晶，長(zhǎng)度1米左右，檢測(cè)電阻率為1～1.1Ω.cm，導(dǎo)電型號(hào)為P型，達(dá)到了太陽(yáng)能級(jí)硅料要求的技術(shù)指標(biāo)。
實(shí)施例220℃條件下，在通風(fēng)櫥的耐酸槽中，按以下比例配置顯色溶劑HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶7∶6，其中各組分溶液的濃度如下氟化氫HF49％、硝酸HNO368％、醋酸CH3COOH98.5％、純水。本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施一相同。
實(shí)施例320℃條件下，在通風(fēng)櫥的耐酸槽中，按以下比例配置顯色溶劑HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶9∶6，其中各組分溶液的濃度如下氟化氫HF48.5％、硝酸HNO368.5％、醋酸CH3COOH98％。本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施一相同。
實(shí)施例422℃條件下，在通風(fēng)櫥的耐酸槽中，按以下比例配置顯色溶劑HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶7.5∶4，其中各組分溶液的濃度如下氟化氫HF50％、硝酸HNO371％、醋酸CH3COOH99％。本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施一相同。
實(shí)施例518℃條件下，在通風(fēng)櫥的耐酸槽中，按以下比例配置顯色溶劑HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶7.5∶4，其中各組分溶液的濃度如下氟化氫HF49.5％、硝酸HNO370％、醋酸CH3COOH98.5％。本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施一相同。
實(shí)施例619℃條件下，在通風(fēng)櫥的耐酸槽中，按以下比例配置顯色溶劑HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶7.5∶4，其中各組分濃度如下氟化氫HF49.5％、硝酸HNO371％、醋酸CH3COOH98％。本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施一相同。
實(shí)施例7
在通風(fēng)櫥的耐酸槽中，按以下比例配置顯色溶劑HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶6∶4.5，其中各組分溶液的濃度如下氟化氫HF49.5％、硝酸HNO369％、醋酸CH3COOH99％。本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施一相同。
實(shí)施例819℃條件下，在通風(fēng)櫥的耐酸槽中，按以下比例配置顯色溶劑HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶6∶5，其中各組分溶液的濃度如下氟化氫HF50％、硝酸HNO370％、醋酸CH3COOH98％。本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施一相同。
實(shí)施例919℃條件下，在通風(fēng)櫥的耐酸槽中，按以下比例配置顯色溶劑HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶8.5∶5.5，其中各組分溶液的濃度如下氟化氫HF48％、硝酸HNO368％、醋酸CH3COOH98％。本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施一相同。
實(shí)施例1019℃條件下，在通風(fēng)櫥的耐酸槽中，按以下比例配置顯色溶劑HF∶HNO3∶CH3COOH∶H2O＝1∶3∶8∶6，其中各組分溶液的濃度如下氟化氫HF48.5％、硝酸HNO371％、醋酸CH3COOH99％。本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施一相同。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，其特征在于濃度為48-50％的氟化氫溶液、68-72％的硝酸溶液、98-99％的醋酸溶液和純水，按以下體積比調(diào)配氟化氫∶硝酸∶醋酸∶純水＝1∶3∶6～9∶4～6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，其特征在于顯色溶劑的配比氟化氫∶硝酸∶醋酸∶純水＝1∶3∶9∶6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，其特征在于顯色溶劑的配比氟化氫∶硝酸∶醋酸∶純水＝1∶3∶8∶5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，其特征在于顯色溶劑的配比氟化氫∶硝酸∶醋酸∶純水＝1∶3∶7∶6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，其特征在于各組分溶液的濃度氟化氫49％、硝酸68％、醋酸98.5％。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體硅料檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種檢測(cè)分選廢硅料的顯色溶劑，濃度為48－50％的氟化氫溶液、68－72％的硝酸溶液、98－99％的醋酸溶液和純水，按以下體積比調(diào)配氟化氫∶硝酸∶醋酸∶純水＝1∶3∶6～9∶4～6。采用本發(fā)明的顯色溶劑省去了目前通過(guò)人工逐片逐粒地檢測(cè)硅料，快速地把低濃度摻雜的合格料與高濃度摻雜的重?fù)搅蠀^(qū)分開(kāi)，提高了分選效率及準(zhǔn)確率，并省去昂貴的檢測(cè)儀器的投入，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G01N21/77GK101021481SQ200610155649
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者吳云才, 劉磊磊 申請(qǐng)人:浙江昱輝陽(yáng)光能源有限公司