用什麼設備來切割單晶矽片

A. 單晶硅劃片工藝及設備

碳化硅顆粒的粒徑和形狀直接關繫到單晶硅、多晶硅的產品質量，即碳化硅顆粒的形狀變化可以影響到單晶硅、多晶硅的切割效率、切割的成品率。（顆粒圓度、橢圓度、等效圓 、長寬比等）。
我們有用瑞思光學的RA300智能顆粒分析分析碳化硅。

B. 請寫出半導體矽片加工從頭到尾的各個關鍵環節，哪道工序用金剛石砂輪

從多晶硅到單晶硅棒再到切(硅)片這一段是用不到金剛石砂輪的!我們公司就是從事光伏產品的製造! 從多晶硅-單晶硅-切片都做的!

目前超過98％的電子元件材料全部使用單晶硅。其中用CZ法佔了約85％，其他部份則是由浮融法FZ生長法。CZ法生長出的單晶硅，用在生產低功率的集成電路元件。而FZ法生長出的單晶硅則主要用在高功率的電子元件。CZ法所以比FZ法更普遍被半導體工業採用，主要在於它的高氧含量提供了晶片強化的優點。另外一個原因是CZ法比FZ法更容易生產出大尺寸的單晶硅棒。

目前國內主要採用CZ法

CZ法主要設備：CZ生長爐

CZ法生長爐的組成元件可分成四部分

（1）爐體：包括石英坩堝，石墨坩堝，加熱及絕熱元件，爐壁

（2）晶棒及坩堝拉升旋轉機構：包括籽晶夾頭，吊線及拉升旋轉元件

（3）氣氛壓力控制：包括氣體流量控制，真空系統及壓力控制閥

（4）控制系統：包括偵測感應器及電腦控制系統

加工工藝：

加料→熔化→縮頸生長→放肩生長→等徑生長→尾部生長

（1）加料：將多晶硅原料及雜質放入石英坩堝內，雜質的種類依電阻的N或P型而定。雜質種類有硼，磷，銻，砷。

（2）熔化：加完多晶硅原料於石英堝內後，長晶爐必須關閉並抽成真空後充入高純氬氣使之維持一定壓力范圍內，然後打開石墨加熱器電源，加熱至熔化溫度（1420℃）以上，將多晶硅原料熔化。

（3）縮頸生長：當硅熔體的溫度穩定之後，將籽晶慢慢浸入硅熔體中。由於籽晶與硅熔體場接觸時的熱應力，會使籽晶產生位錯，這些位錯必須利用縮勁生長使之消失掉。縮頸生長是將籽晶快速向上提升，使長出的籽晶的直徑縮小到一定大小（4-6mm）由於位錯線與生長軸成一個交角，只要縮頸夠長，位錯便能長出晶體表面，產生零位錯的晶體。

（4）放肩生長：長完細頸之後，須降低溫度與拉速，使得晶體的直徑漸漸增大到所需的大小。

（5）等徑生長：長完細頸和肩部之後，借著拉速與溫度的不斷調整，可使晶棒直徑維持在正負2mm之間，這段直徑固定的部分即稱為等徑部分。單晶矽片取自於等徑部分。

（6）尾部生長：在長完等徑部分之後，如果立刻將晶棒與液面分開，那麼效應力將使得晶棒出現位錯與滑移線。於是為了避免此問題的發生，必須將晶棒的直徑慢慢縮小，直到成一尖點而與液面分開。這一過程稱之為尾部生長。長完的晶棒被升至上爐室冷卻一段時間後取出，即完成一次生長周期。

單晶硅棒加工成單晶硅拋光矽片

加工流程：

單晶生長→切斷→外徑滾磨→平邊或V型槽處理→切片

倒角→研磨 腐蝕--拋光→清洗→包裝

切斷：目的是切除單晶硅棒的頭部、尾部及超出客戶規格的部分，將單晶硅棒分段成切片設備可以處理的長度，切取試片測量單晶硅棒的電阻率含氧量。

切斷的設備：內園切割機或外園切割機

切斷用主要進口材料：刀片

外徑磨削：由於單晶硅棒的外徑表面並不平整且直徑也比最終拋光晶片所規定的直徑規格大，通過外徑滾磨可以獲得較為精確的直徑。

外徑滾磨的設備：磨床

平邊或V型槽處理：指方位及指定加工，用以單晶硅捧上的特定結晶方向平邊或V型。

處理的設備：磨床及X－RAY繞射儀。

切片：指將單晶硅棒切成具有精確幾何尺寸的薄晶片。

切片的設備：內園切割機或線切割機

倒角：指將切割成的晶片稅利邊修整成圓弧形，防止晶片邊緣破裂及晶格缺陷產生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。

倒角的主要設備：倒角機

研磨：指通過研磨能除去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層，有效改善單晶矽片的曲度、平坦度與平行度，達到一個拋光過程可以處理的規格。

研磨的設備：研磨機（雙面研磨）

主要原料：研磨漿料（主要成份為氧化鋁，鉻砂，水），滑浮液。

腐蝕：指經切片及研磨等機械加工後，晶片表面受加工應力而形成的損傷層，通常採用化學腐蝕去除。

腐蝕的方式：（A）酸性腐蝕，是最普遍被採用的。酸性腐蝕液由硝酸（HNO3），氫氟酸（HF），及一些緩沖酸（CH3COCH，H3PO4）組成。

（B）鹼性腐蝕，鹼性腐蝕液由KOH或NaOH加純水組成。

拋光：指單晶矽片表面需要改善微缺陷，從而獲得高平坦度晶片的拋光。

拋光的設備：多片式拋光機，單片式拋光機。

拋光的方式：粗拋：主要作用去除損傷層，一般去除量約在10－20um；

精拋：主要作用改善晶片表面的微粗糙程度，一般去除量1um以下

主要原料：拋光液由具有SiO2的微細懸硅酸膠及NaOH（或KOH或NH4OH）組成，分為粗拋漿和精拋漿。

清洗：在單晶矽片加工過程中很多步驟需要用到清洗，這里的清洗主要是拋光後的最終清洗。清洗的目的在於清除晶片表面所有的污染源。

清洗的方式：主要是傳統的RCA濕式化學洗凈技術。

主要原料：H2SO4，H2O2，HF，NH4HOH，HCL

（3）損耗產生的原因

A.多晶硅--單晶硅棒

多晶硅加工成單晶硅棒過程中：如產生損耗是重摻堝底料、頭尾料則無法再利用，只能當成冶金行業如煉鐵、煉鋁等用作添加劑；如產生損耗是非重摻堝底料、頭尾料可利用製成低檔次的硅產品，此部分應按邊角料征稅。

重摻料是指將多晶硅原料及接近飽和量的雜質（種類有硼，磷，銻，砷。雜質的種類依電阻的N或P型）放入石英坩堝內溶化而成的料。

重摻料主要用於生產低電阻率（電阻率＜0.011歐姆／厘米）的矽片。

損耗：單晶拉制完畢後的堝底料約15％。

單晶硅棒整形過程中的頭尾料約20％。

單晶整形過程中（外徑磨削工序）由於單晶硅棒的外徑表面並不平整且直徑也比最終拋光晶片所規定的直徑規格大，通過外徑磨削可以獲得較為精確的直徑。損耗約10％-13％。

希望能對你有幫助!

C. 矽片切割機的型號分類、特點及應用

產品特點
·高配置：採用進口光纖激光器，光束質量更好（標准基模）、切縫更細（30μm）、邊緣更平整光滑。
·免維護：整機採用國際標准模塊化設計，真正免維護、不間斷連續運行、無消耗性易損件更換。
·操作方便：設備集成風冷設置，設備體積更小，操作更簡單。
·專用控制軟體：專為激光劃片機而設計的控制軟體，操作簡單，能實時顯示劃片路徑。
·工作效率高：T型台雙工位交替運行，提高工作效率.最大劃片速度可達200mm/s。
應用及市場
太陽能行業單晶硅、多晶硅、非晶硅帶太陽能電池片和矽片的劃片（切割、切片）。 產品特點
高配置：採用進口新型半導體材料，大大提高電光轉換效率。
運行穩定：全封閉光路設計，光釺傳輸，確保激光器長期連續穩定運行，對環境適應能力更強。整機採取國際標准模塊化設計，結構合理，安裝維護更方便簡潔。
高效率：低電流、高效率。工作電流小，速度快（達220mm/s）基本做到免維護，無材料損耗，零故障率，運行成本更低。
應用及市場
太陽能行業單晶硅、多晶硅、非晶硅帶太陽能電池片和矽片的劃片（切割、切片）。 產品特點
高端配置：核心部件（聚光腔）採用進口新型材料，大大提高電光轉換效率，·激光器採用新一代的金屬鍍金聚光腔，避免脫金，更耐用。
專業控制軟體：操控軟體根據行業特點專門設計，人機界面友好，操作方便，·劃片軌跡顯示，便於劃片路徑的設計、更改、監測。
運行成本低：工作電流小（小於11A），速度快（達140mm/s）延長氪燈使用壽命，減少維護，減少材料損耗，降低故障率，降低運行成本。
人性化設計：獨有提示功能，確保易損件及時更換。
應用及市場
太陽能行業單晶硅、多晶硅、非晶硅帶太陽能電池片和矽片的劃片（切割、切片）。

D. 單晶矽片的制備為什麼不用激光，而是用機械切割相應的機械是什麼請附註資料來源，謝謝了！！

用線切割機，線徑為0.12mm左右，激光的話，不知道強度和直徑方面能否控制好？還有怎麼才能冷卻！？

E. 未來對矽片和藍寶石的切割是激光為主還是線切

激光切割更有利於藍寶石這種高硬度材質的材料，激光切割熱影響小，能夠較好的在不破壞藍寶石性質的情況下完成相應的切割步驟，隨著藍寶石激光切割機技術的越來越成熟，藍寶石其高精度、高介電系數、高熱導系數等優越特性還更被市場期待可應用在光學、航天科技等領域。這也就意味著藍寶石激光切割機已經最大程度上解決了藍寶石切割難度大，加工工藝復雜這一棘手難題。所以使用切割的方式更有利於藍寶石材料。

F. 單晶硅的生產工藝流程

摘要 直拉法和區熔法是制備單晶硅最常用的方法