下面新聞?dòng)蓪?zhuān)業(yè)生產(chǎn)油微水測(cè)試儀、油酸值測(cè)試儀、油凝點(diǎn)測(cè)試儀、油耐壓測(cè)試儀、高壓試驗(yàn)變壓器、直流電阻測(cè)試儀 、 ZGF2000-直流高發(fā)生器 、 介質(zhì)損耗測(cè)試儀的廠(chǎng)家上海來(lái)?yè)P(yáng)電氣實(shí)習(xí)記者小苗整理：

   從單晶爐里生產(chǎn)的單晶棒開(kāi)始，硅片的工藝流程就基本啟動(dòng)了。為了幫助大家認(rèn)識(shí)和了解硅料到硅片的詳細(xì)生產(chǎn)流程，提高對(duì)這個(gè)行業(yè)的認(rèn)知，以便能更好的從事光伏行業(yè)，現(xiàn)在將一些生產(chǎn)流程資料整理如下，希望能對(duì)大家有所幫助。

   硅片的準(zhǔn)備過(guò)程從硅單晶棒開(kāi)始，到清潔的拋光片結(jié)束，以能夠在絕好的環(huán)境中使用。期間，從一單晶硅棒到加工成數(shù)片能滿(mǎn)足特殊要求的硅片要經(jīng)過(guò)很多流程和清洗步驟。除了有許多工藝步驟之外，整個(gè)過(guò)程幾乎都要在無(wú)塵的環(huán)境中進(jìn)行。硅片的加工從一相對(duì)較臟的環(huán)境開(kāi)始，終在10級(jí)凈空房?jī)?nèi)完成。

工藝過(guò)程綜述

所有的工藝步驟概括為三個(gè)主要種類(lèi)：能修正物理性能如尺寸、形狀、平整度、或一些體材料的性能；能減少不期望的表面損傷的數(shù)量；或能消除表面沾污和顆粒。工藝步驟的順序是很重要的，因?yàn)檫@些步驟的決定能使硅片受到盡可能少的損傷并且可以減少硅片的沾污。

硅片加工過(guò)程步驟

1.切片

2.激光標(biāo)識(shí)

3.倒角

4.磨片

5.腐蝕

6.背損傷

7.邊緣鏡面拋光

8.預(yù)熱清洗

9..抵抗穩(wěn)定——退火10.背封

11.粘片

12.拋光

13.檢查前清洗

14.外觀檢查

15.金屬清洗

16.擦片

17.激光檢查

18.包裝/貨運(yùn)

切片（class 500k）

硅片加工的介紹中，從單晶硅棒開(kāi)始的*個(gè)步驟就是切片。這一步驟的關(guān)鍵是如何在將單晶硅棒加工成硅片時(shí)盡可能地降低損耗，也就是要求將單晶棒盡可能多地加工成有用的硅片。為了盡量得到的硅片，硅片要求有小量的翹曲和少量的刀縫損耗。

切片過(guò)程中有兩種主要方式——內(nèi)圓切割和線(xiàn)切割。這兩種形式的切割方式被應(yīng)用的原因是它們能將材料損失減少到小，對(duì)硅片的損傷也小，并且允許硅片的翹曲也是小。

切片是一個(gè)相對(duì)較臟的過(guò)程，可以描述為一個(gè)研磨的過(guò)程，這一過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的顆粒和大量的很淺表面損傷。

硅片切割完成后，所粘的碳板和用來(lái)粘碳板的粘結(jié)劑必須從硅片上清除。在這清除和清洗過(guò)程中，很重要的一點(diǎn)就是保持硅片的順序，因?yàn)檫@時(shí)它們還沒(méi)有被標(biāo)識(shí)區(qū)分。

激光標(biāo)識(shí)(Class 500k)

在晶棒被切割成一片片硅片之后，硅片會(huì)被用激光刻上標(biāo)識(shí)。一臺(tái)高功率的激光打印機(jī)用來(lái)在硅片表面刻上標(biāo)識(shí)。硅片按從晶棒切割下的相同順序進(jìn)行編碼，因而能知道硅片的正確位置。這一編碼應(yīng)是統(tǒng)一的，用來(lái)識(shí)別硅片并知道它的來(lái)源。編碼能表明該硅片從哪一單晶棒的什么位置切割下來(lái)的。保持這樣的追溯是很重要的，因?yàn)閱尉У恼w特性會(huì)隨著晶棒的一頭到另一頭而變化。編號(hào)需刻的足夠深，從而到終硅片拋光完畢后仍能保持。在硅片上刻下編碼后，即使硅片有遺漏，也能追溯到原來(lái)位置，而且如果趨向明了，那么就可以采取正確的措施。激光標(biāo)識(shí)可以在硅片的正面也可在背面，盡管正面通常會(huì)被用到。

倒角

當(dāng)切片完成后，硅片有比較尖利的邊緣，就需要進(jìn)行倒角從而形成子式的光滑的邊緣。倒角后的硅片邊緣有低的中心應(yīng)力，因而使之更牢固。這個(gè)硅片邊緣的強(qiáng)化，能使之在以后的硅片加工過(guò)程中，降低硅片的碎裂程度。

磨片（Class 500k）

接下來(lái)的步驟是為了清除切片過(guò)程及激光標(biāo)識(shí)時(shí)產(chǎn)生的不同損傷，這是磨片過(guò)程中要完成的。在磨片時(shí)，硅片被放置在載體上，并圍繞放置在一些磨盤(pán)上。硅片的兩側(cè)都能與磨盤(pán)接觸，從而使硅片的兩側(cè)能同時(shí)研磨到。磨盤(pán)是鑄鐵制的，邊緣鋸齒狀。上磨盤(pán)上有一系列的洞，可讓研磨砂分布在硅片上，并隨磨片機(jī)運(yùn)動(dòng)。磨片可將切片造成的嚴(yán)重?fù)p傷清除，只留下一些均衡的淺顯的傷痕；磨片的第二個(gè)好處是經(jīng)磨片之后，硅片非常平整，因?yàn)槟ケP(pán)是極其平整的。

磨片過(guò)程主要是一個(gè)機(jī)械過(guò)程，磨盤(pán)壓迫硅片表面的研磨砂。研磨砂是由將氧化鋁溶液延緩煅燒后形成的細(xì)小顆粒組成的，它能將硅的外層研磨去。被研磨去的外層深度要比切片造成的損傷深度更深。

腐蝕（Class 100k）

磨片之后，硅片表面還有一定量的均衡損傷，要將這些損傷去除，但盡可能低的引起附加的損傷。比較有特色的就是用化學(xué)方法。有兩種基本腐蝕方法：堿腐蝕和酸腐蝕。

背損傷（Class 100k）

在硅片的背面進(jìn)行機(jī)械損傷是為了形成金屬吸雜中心。當(dāng)硅片達(dá)到一定溫度時(shí)，如Fe，Ni，Cr，Zn等會(huì)降低載流子壽命的金屬原子就會(huì)在硅體內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)這些原子在硅片背面遇到損傷點(diǎn)，它們就會(huì)被誘陷并本能地從內(nèi)部移動(dòng)到損傷點(diǎn)。背損傷的引入典型的是通過(guò)沖擊或磨損。舉例來(lái)說(shuō)，沖擊方法用噴砂法，磨損則用刷子在硅片表面磨擦。

邊緣拋光

硅片邊緣拋光的目的是為了去除在硅片邊緣殘留的腐蝕坑。當(dāng)硅片邊緣變得光滑，硅片邊緣的應(yīng)力也會(huì)變得均勻。應(yīng)力的均勻分布，使硅片更堅(jiān)固。拋光后的邊緣能將顆粒灰塵的吸附降到低。硅片邊緣的拋光方法類(lèi)似于硅片表面的拋光。

預(yù)熱清洗（Class 1k）

在硅片進(jìn)入抵抗穩(wěn)定前，需要清潔，將有機(jī)物及金屬沾污清除，如果有金屬殘留在硅片表面，當(dāng)進(jìn)入抵抗穩(wěn)定過(guò)程，溫度升高時(shí)，會(huì)進(jìn)入硅體內(nèi)。這里的清洗過(guò)程是將硅片浸沒(méi)在能清除有機(jī)物和氧化物的清洗液（H2SO4+H2O2）中，許多金屬會(huì)以氧化物形式溶解入化學(xué)清洗液中；然后，用氫氟酸（HF）將硅片表面的氧化層溶解以清除污物。

抵抗穩(wěn)定——退火（Class 1k）

硅片在CZ爐內(nèi)高濃度的氧氛圍里生長(zhǎng)。因?yàn)榻^大部分的氧是惰性的，然而仍有少數(shù)的氧會(huì)形成小基團(tuán)。這些基團(tuán)會(huì)扮演n-施主的角色，就會(huì)使硅片的電阻率測(cè)試不正確。要防止這一問(wèn)題的發(fā)生，硅片必須首先加熱到650℃左右。這一高的溫度會(huì)使氧形成大的基團(tuán)而不會(huì)影響電阻率。然后對(duì)硅片進(jìn)行急冷，以阻礙小的氧基團(tuán)的形成。這一過(guò)程可以有效的消除氧作為n-施主的特性，并使真正的電阻率穩(wěn)定下來(lái)。

背封（Class10k）

對(duì)于重?fù)降墓杵瑏?lái)說(shuō)，會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)高溫階段，在硅片背面淀積一層薄膜，能阻止摻雜劑的向外擴(kuò)散。這一層就如同密封劑一樣防止摻雜劑的逃逸。通常有三種薄膜被用來(lái)作為背封材料：二氧化硅（SiO2）、氮化硅（Si3N4）、多晶硅。

粘片（Class10k）

拋光之前，先要進(jìn)行粘片。粘片必須保證硅片能拋光平整。有兩種主要的粘片方式，即蠟粘片或模板粘片。

蠟粘片用一固體松香蠟與硅片粘合，并提供一個(gè)極其平的參考表面。這一表面為拋光提供了一個(gè)固體參考平面。粘的蠟?zāi)芊乐巩?dāng)硅片在一側(cè)面的載體下拋光時(shí)硅片的移動(dòng)。蠟粘片只對(duì)單面拋光的硅片有用。

另一方法就是模板粘片，有兩種不同變異。一種只適用于單面拋光，用這種方法，硅片被固定在一圓的模板上，再放置在軟的襯墊上。這一襯墊能提供足夠的摩擦力因而在拋光時(shí)，硅片的邊緣不會(huì)*支撐到側(cè)面載體，硅片就不是硬接觸，而是“漂浮”在物體上。當(dāng)正面進(jìn)行拋光時(shí)，單面的粘片保護(hù)了硅片的背面。另一種方法適用于雙面的拋光。這種方法可以允許在一臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行拋光時(shí)，兩面能同時(shí)進(jìn)行，操作類(lèi)似于磨片機(jī)。硅片的兩個(gè)拋光襯墊放置在相反的方向，這樣硅片被推向一個(gè)方向的頂部時(shí)和相反方向的底部，產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)相互抵消。這就有利于防止硅片被推向堅(jiān)硬的載體而導(dǎo)致硅片邊緣遭到損壞。

拋光（Class≤1k）

硅片拋光的目的是得到一非常光滑、平整、無(wú)任何損傷的硅表面。磨片時(shí)，硅片進(jìn)行的是機(jī)械的研磨；而在拋光時(shí)，是一個(gè)化學(xué)/機(jī)械的過(guò)程。這個(gè)在操作原理上的不同是造成拋光能比磨片得到更光滑表面的原因。

拋光時(shí)，用特制的拋光襯墊和特殊的拋光砂對(duì)硅片進(jìn)行化學(xué)/機(jī)械拋光。拋光砂由硅膠和一特殊的高pH值的化學(xué)試劑組成。這種高pH的化學(xué)試劑能氧化硅片表面，又以機(jī)械方式用含有硅膠的拋光砂將氧化層從表面磨去。

硅片通常要經(jīng)多步拋光。*步是粗拋，用較硬襯墊，拋光砂更易與之反應(yīng)，而且比后面的拋光中用到的砂中有更多粗糙的硅膠顆粒。*步是為了清除腐蝕斑和一些機(jī)械損傷。在接下來(lái)的拋光中，用軟襯、含較少化學(xué)試劑和細(xì)的硅膠顆粒的拋光砂。清除剩余損傷和薄霧的終的拋光稱(chēng)為精拋。

檢查前清洗（class10）

硅片拋光后，表面有大量的沾污物。為了能對(duì)硅片進(jìn)行檢查，需進(jìn)行清洗以除去大部分的顆粒。通過(guò)這次清洗，硅片的清潔度仍不能滿(mǎn)足客戶(hù)的要求，但能對(duì)其進(jìn)行檢查了。

通常的清洗方法是在拋光后用RCASC-1清洗液。有時(shí)用SC-1清洗時(shí)，同時(shí)還用磁超聲清洗能更為有效。另一方法是先用H2SO4/H2O2，再用HF清洗。相比之下，這種方法更能有效清除金屬沾污。

檢查

經(jīng)過(guò)拋光、清洗之后，就可以進(jìn)行檢查了。在檢查過(guò)程中，電阻率、翹曲度、總厚度超差和平整度等都要測(cè)試。所有這些測(cè)量參數(shù)都要用無(wú)接觸方法測(cè)試，因而拋光面才不會(huì)受到損傷。在這點(diǎn)上，硅片必須終滿(mǎn)足客戶(hù)的尺寸性能要求，否則就會(huì)被淘汰。

金屬物去除清洗

硅片檢查完后，就要進(jìn)行終的清洗以清除剩余在硅片表面的所有顆粒。主要的沾污物是檢查前清洗后仍留在硅片表面的金屬離子。這些金屬離子來(lái)自于各不同的用到金屬與硅片接觸的加工過(guò)程，如切片、磨片。一些金屬離子甚至來(lái)自于前面幾個(gè)清洗過(guò)程中用到的化學(xué)試劑。因此，終的清洗主要是為了清除殘留在硅片表面的金屬離子。這樣做的原因是金屬離子能導(dǎo)致少數(shù)載流子壽命，從而會(huì)使器件性能降低。SC-1標(biāo)準(zhǔn)清洗液對(duì)清除金屬離子不是很有效。因此，要用不同的清洗液，如HCl，必須用到。

擦片

在用HCl清洗完硅片后，可能還會(huì)在表面吸附一些顆粒。一些制造商選擇PVA制的刷子來(lái)清除這些殘留顆粒。在擦洗過(guò)程中，純水或氨水（NH4OH）應(yīng)流經(jīng)硅片表面以帶走沾附的顆粒。用PVA擦片是清除顆粒的有效手段。

激光檢查

硅片的終清洗完成后，就需要檢查表面顆粒和表面缺陷。激光檢查儀能探測(cè)到表面的顆粒和缺陷。因?yàn)榧す馐嵌滩ㄖ懈邚?qiáng)度的波源。激光在硅片表面反射。如果表面沒(méi)有任何問(wèn)題，光打到硅片表面就會(huì)以相同角度反射。然而，如果光打到顆粒上或打到粗糙的平面上，光就不會(huì)以相同角度反射。反射的光會(huì)向各個(gè)方向傳播并能在不同角度被探測(cè)到。

包裝/貨運(yùn)

包裝的目的是為硅片提供一個(gè)無(wú)塵的環(huán)境，并使硅片在運(yùn)輸時(shí)不受到任何損傷；包裝還可以防止硅片受潮。如果一片好的硅片被放置在容器內(nèi)，并讓它受到污染，它的污染程度會(huì)與在硅片加工過(guò)程中的任何階段一樣嚴(yán)重，甚至認(rèn)為這是更嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)樵诠杵a(chǎn)過(guò)程中，隨著每一步驟的完成，硅片的價(jià)值也在不斷上升。理想的包裝是既能提供清潔的環(huán)境，又能控制保存和運(yùn)輸時(shí)的小環(huán)境的整潔。典型的運(yùn)輸用的容器是用聚丙烯、聚乙烯或一些其他塑料材料制成。這些塑料應(yīng)不會(huì)釋放任何氣體并且是無(wú)塵的，如此硅片表面才不會(huì)被污染。

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