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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。