硅晶棒的生产

硅晶棒

用做硅电元件和硅光电池用的原材料是硅晶棒。他的生产包括：晶棒成长〉晶棒裁切与检测〉外径研磨〉切片〉圆边〉表层研磨〉蚀刻〉去疵〉抛光〉清洗〉检验〉包装。

一、晶棒成长工序

1）融化

将块状的高纯度复晶硅置于石英坩锅内，加热到其熔点1420°C以上，使其完全融化。

2）颈部成长

待硅融浆的温度稳定之后，将晶种慢慢插入其中，接着将晶种慢慢往上提升，使其直径缩小到一定尺寸，维持此直径并拉长100至200毫米，以消除晶种内的晶粒排列取向差异。

3）晶冠成长

颈部成长完成后，慢慢降低提升速度和温度，使颈部直径逐渐加大到所需尺寸（如5、6、8、12吋等）。

4）晶体成长

不断调整提升速度和融炼温度，维持固定的晶棒直径，只到晶棒长度达到预定值。

5）尾部成长

当晶棒长度达到预定值后再逐渐加快提升速度并提高融炼温度，使晶棒直径逐渐变小，以避免因热应力造成排差和滑移等现象产生，最终使晶棒与液面完全分离。到此即得到一根完整的晶棒。

二、晶棒裁切与检测

将长成的晶棒去掉直径偏小的头、尾部分，并对尺寸进行检测，以决定下步加工的工艺参数。

三、外径研磨

由于在晶棒成长过程中，其外径尺寸和圆度均有一定偏差，其外园柱面也凹凸不平，所以必须对外径进行修整、研磨，使其尺寸、形状误差均小于允许偏差。

四、切片

由于硅的硬度非常大，所以在本工序里，采用环状、其内径边缘镶嵌有钻石颗粒的薄片锯片将晶棒切割成一片片薄片。

硅晶棒的五种工艺详解

硅晶棒的切断，滚磨，腐蚀，切片，倒角，研磨和化学腐蚀工艺介绍。

1、切断

切断的目的：沿着垂直于晶体生长的方向，切除硅棒的头（硅单晶的籽晶和放肩部分），尾部以及外形尺寸小于规格要求的无用部分，将硅晶棒切成数段，同时，对硅棒切取样片，检测其电阻率，氧碳含量，晶体缺陷等相关质量参数。

2、外圆滚磨

无论是采用直拉法或是区熔法生长的硅单晶棒，一般是按＜100 ＞或＜111 ＞晶向生长的。通过滚磨加工，使其表面整形达到基本的直径和直径公差要求，并确定其定位面的位置及其基本尺寸。

3、表面腐蚀

为了去除磨削加工过程中的表面机械损伤和沾污，有利于后道工序的加工，就要对其表面进行化学腐蚀处理。

4、硅切片

把单晶棒切成一定厚度的薄晶片，以便对其主要参数进行检测。

5、硅片倒角

其目的是消除硅片边缘表面由于切割而产生的棱角，毛刺，崩边，裂缝或其他缺陷和各种边缘污染，倒角后，可以降低硅片边缘表面的粗糙度，增加硅片边缘表面的机械强度，减少表面沾污。

6、双面研磨和表面磨削

为了去除上道工序的表面机械应力损伤层和杂质污染，并使硅片具有一定的几何尺寸精度的平坦表面。

7、硅片的化学腐蚀

化学腐蚀可以消除机械应力损伤层和杂质污染。 对于大直径硅单晶片，一般都采用酸腐蚀工艺。