来有东

（兰州理工大学，甘肃 兰州 730050）

引言：

硅片是光伏电池的重要组成部分，也是电子产品集成电路中芯片的主要原料，其生产工艺与切割质量直接影响到电池与集成芯片的最终质量，同时也影响着光伏电池与电子芯片的总体成本。硅片的生产过程中其质量的控制要求十分严格，需要从其切割工艺入手，对影响切割加工质量的各种因素以及重点工序进行管控，提高硅片切割质量，降低硅片成本。本文通过分析影响硅片切割质量的各种因素，并对生产过程中的质量控制以及工艺改进提出自己的意见，希望对硅片的加工与生产有所帮助。

一、硅片及其应用介绍

硅是半导体材料，在地球上是继氧元素之后含量最多的元素，储量十分丰富。在硅中添加特殊的元素可以制成P型与N型半导体，将两种半导体融合在一起形成PN结，PN结半导体是光伏电池的主要组成部分，它可以将辐射的光能转换为电能，当前光伏电池是最具潜力的项目之一，其未来发展前景十分广阔，由于硅元素在地壳中丰富的储量，也注定了硅在新能源领域的地位与价值。另外利用硅元素可以制造出二极、三极管等晶体管，同时也可以加工出集成电路中的芯片，一个硅片可以集成千万个晶体管，其高度的集成化令人惊叹，随着网络与计算机等电子产品的持续发展，硅的市场前景会更加广阔。

硅片是集成了无数个晶体管的片状材料，利用硅片可以制作太阳能电池，集成电路芯片，其中集成芯片的应用十分广泛：一、微型芯片在计算机中的应用，利用芯片制造出的超级电脑，其计算速度能够达到每秒“一万亿”次以上，并具有高速度，高存储容量的特点。芯片也是中央处理器的主要组成部分，我们通过给电脑输入指令，电脑即可按指令顺序控制机器人，完成相应的操作，智能机器人在制造业与工业领域有着广泛的应用。二、微型芯片的发展促进了手机硬件的升级，当前我们使用的手机，除了具备通话功能，其更像一部小型电脑，无论是上网冲浪、视频聊天、还是金融支付，越来越丰富的功能方便了人们的日常生活。我国在芯片制造领域总体水平不如发达国家，国家已经将芯片技术列为国家重点发展战略，相信不久的将来我囯也能生产出世界领先的芯片产品[1]。

二、影响硅片加工质量的主要因素

硅片有着如此重要的应用，越来越受到国家的重视，但当前我们也面临着诸多问题，这些问题都是影响硅片质量，制约硅片成本的重要因素：一、更细的切割线，硅片越薄，要求切割硅片的线径越细，更细的线径意味着可以加工更多的硅片，但较细的线径切割硅片后容易出现裂纹现象，较大的线径，硅片切割的厚度将很难降低，影响硅片成本，线径问题是制约硅片切割的首要问题。二、切割速度，切割速度过快与过慢对切割质量都有影响，更快的切割速度与切割拉力会产生断线的风险，影响硅片的切割完整性。只要切割线断裂，整个硅片都会报废。三、硅片的表面质量，无论是薄硅片还是厚硅片其切割后表面不允许有微小的裂痕，硅片的外观也不能有破损，这对硅片的质量要求极高，尤其是更薄的硅片，其加工难度非常大，高质量硅片是满足电池与芯片的基本要求[2]。

三、硅片加工过程中的质量控制

硅片加工过程中的质量控制，主要从优化切割工艺入手，选择合适的线径，优化切割速度，切割拉力，提升切割质量：

（一）控制切割速度，采用双向切割

切割速度是影响硅片切割质量的因素之一，在硅片的实际切割过程中，切割的路径分为单向与双向两种情况，对一个方向加工其速度上的把握相对容易，而双向切割速度不好把握，但双向切割其切割质量好于单向切割。双向切割是从起点开始运行3秒然后停顿，再反向运行相同的时间，双向切割速度的把控与切割能力有关，切割速度越大其切割能力越强，控制切割能力，将速度调整到刚好可以切割一定厚度的硅片为宜，切割能力过小会产生切割的裂痕与断线。反之影响切割厚度[3]。

（二）切割张力与线径控制

切割硅片的张力与线径是影响其质量的因素，张力过小切割时间长，影响效率，表面容易形成痕迹，张力过大速度虽然提高，但断线的几率增大，会造成硅片因为断线带来的整体报废。线径过细容易断线，线径过大容易产生痕迹，在实际切割过程中，首先要试切，对线径与张力进行验证，试切要以切割质量高，生产效率最大化为原则，通过“试切”确定张力的工艺参数。

（三）刀具痕迹的控制

硅片在切割过程中经常会产生“线锯痕迹”的问题，这主要通过调整切割速度，切割角度，线锯的清理，优化切割工艺加以解决。

（四）使用新型线锯

随着科技的进步和新材料的应用，“新型线锯”可以满足更细的线径，更快的切割速度，并可以采用更高的拉力，另外新型的线径可以通过多组切割线同时加工以提高切割效率，减少设备数量，减少现场操作人员数量，降低切割成本[4]。

四、结束语

综上所述，硅片是重要的电池与集成芯片原料，对国民经济的发展有着重要的意义，是国家重点发展的项目之一。硅片的质量与成本与硅片的切割质量控制有着紧密的联系，切割线径的大小、加工的速度、使用的拉力是影响硅片质量的主要因素，实际生产加工过程中，在保证质量的前提下，通过降低线径，采用双向切割，严格控制切割拉力与切割速度，提高硅片切割质量。