首先我们知道硅片成形指的是将硅棒制成si晶片的工艺过程。主要步骤分为:切片、结晶定位、晶边圆磨、化学刻烛、缺陷聚集及割步骤之间所清洗的过程。硅片成形工艺的目的是为了提高硅棒的使用率,将硅材料的浪费将至最低,提供具有高平行度与高平坦度且表面洁净的晶片,保证晶片表面晶体学、化学与电学特性等与其内部材料一致;晶片成形过程中的工艺在晶片表面形成许多微观缺陷。硅片一般分为单晶硅片和多晶硅片,硅片的制备分为单晶硅,多晶硅的生产工艺以及加工工艺。硅片加工过程中包含的制造步骤,根据不同的硅片生产商有所变化。这里介绍的硅片加工主要包括开方,切片,清洗等工艺。

(1)单晶硅片加工工艺单晶硅片加工工艺主要为:切断→外径滚圆→切片→倒角→研磨→腐蚀、清洗等。①切断:是指在晶体生长完成后, 沿垂直与晶体生长的方向切去晶体硅头尾无用的部分,即头部的籽晶和放肩部分以及尾部的收尾部分。通常利用外圆切割机进行切割。外圆切割机刀片边缘为金刚石涂层。这种切割机的刀片厚,速度快,操作方便;但是刀缝宽,浪费材料,而且硅片表面机械损伤严重。目前,也有使用带式切割机来割断晶体硅的,尤其适用于大直径的单晶硅。②外径滚圆:在直拉单晶硅中,由于晶体生长方时的热振动,热冲击等原因,晶体表面都不是非常平滑的,也就是说整根单晶硅的直径有一定偏差起伏;而且晶体生长完成后的单晶硅棒表面存在扁平的棱线,需要进一步加工,使得整根单晶硅棒的直径达到统一,以便于在后续的材料和加工工艺中操作。③切片:在单晶硅滚圆工序完成后,需要对单晶硅棒切片。太阳电池用单晶硅在切片时,对硅片的晶向,平行度和翘曲度等参数要求不高,只需对硅片的厚度进行控制。④倒角:将单晶硅棒切割成晶片,晶片锐利边需要休整成圆弧形,主要防止晶片边缘破裂及晶格缺陷产生。⑤研磨:切片后,在硅片的表面产生线痕,需要通过研磨除去切片所造成的锯痕及表面损伤层,有效改善单晶硅的翘曲度、平坦度与平行度,达到一个抛光处理的过程规格。⑥腐蚀,清洗:切片后,硅片表面有机械损伤层,近表面晶体的晶格不完整,而且硅片表面有金属粒子等杂质污染。因此,一般切片后,在制备太阳能电池前,需要对硅片进行化学腐蚀。在单晶硅片加工过程中很多步骤需要用到清洗,这里的清洗主要是腐蚀后的最终清洗。清洗的目的在于清除晶片表面所有的污染源。常见清洗的方式主要是传统的RCA湿式化学清洗技术。

(2)多晶硅片加工工艺多晶硅片加工工艺主要为:开方→磨面→倒角→切片→腐蚀,清洗等。①开方 对于方形的晶体硅锭,在硅锭切断后,要进行切方块处理,即沿着硅锭的晶体生长的纵向方向,将硅锭切割成一定尺寸的长方形硅块。②磨面 在开方之后的硅块表面会产生线痕,需要通过研磨除去开方所造成的锯痕及表面损伤层,有效改善硅块的平坦度与平行度,达到一个抛光过程处理的规格。③倒角 将多晶硅切割成硅块后,硅块边角锐利部分需要倒角,修整成圆弧形,主要是防止切割时硅片的边缘破裂、崩边及晶格缺陷产生。切片与后续的腐蚀、清洗工艺与单晶硅几乎一致。

另外切割硅片可以选择使用线切割机切割金刚砂线切割机1、切割效率高,降低了切割成本;2、单片成本低,一种金钢线替代了传统砂浆切割的碳化硅、悬浮液、钢线,极大地降低了耗材成本;3、品质受控,切割效果与金刚砂线的品质有很大的关系,选择一家高质量的砂线厂家,就可以在供应商的数量与质量上有很好的控制,确保切割出来的效果;4、硅耗降低, 因以固结的方式可以参与有效切割的金刚石较多,镀层要比砂浆的混合体要小,刀缝损失也更少,生产加工过程成本的降低;5、环保,在现中国的时代,工厂对于环保的认知还是太低了,砂浆的 COD达到几十万,而金钢线切割液经过纯水稀释加切割液 COD在 200-1000,对于污水的处理也将大大提升。综上所述,线切割机不但可以切单晶硅、多晶硅、光学玻璃,光敏陶瓷、石墨等各类新兴材料,在切割效率与精密度上也远远超过传统的泥浆切割方式。

硅片详细生产流程:硅片是如何进行加工的(1)

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