硅片切割工艺

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1、硅片切割新工艺硅片切割工艺流程硅片切割是太阳能光伏电池制造工艺中的关键部分。该工艺用于处理单晶硅或者多晶硅的固体硅锭。线锯首先把硅锭切成方块，然后切成很薄的硅片。这些硅片就是制造光伏电池的基板现代线锯的核心是在研磨浆配合下用于完成切割动作的超细高强度切割线。最多可达1000条切割线相互平行的缠绕在导线轮上形成一个水平的切割线“网“。马达驱动导线轮使整个切割线网以每秒5到25米的速度移动。切割线的速度、直线运动或来回运动都会在整个切割过程中根据硅锭的形状进行调整。在切割线运动过程中，喷嘴会持续向切割线喷射含有悬浮碳化硅颗粒的研磨浆。硅块

2、被固定于切割台上，通常一次4块。切割台垂通过运动的切割线切割网，使硅块被切割成硅片。切割原理看似非常简单，但是实际操作过程中有很多挑战。线锯必须精确平衡和控制切割线直径、切割速度和总的切割面积，从而在硅片不破碎的情况下，取得一致的硅片厚度，并缩短切割时间。Next内圆切割技术内圆切割技术的优越性，具体表现在：（1）切片精度高。（2）切片成本低，同规格级的内圆切片机价格为线切割机价格1/3～1/4，线切割机还需配置专用粘料机。（3）每片都可调整。（4）小批量多规格加工时灵活的加工可调性（5）自动、单片方式切换操作方便性。（6）低成本的辅

3、料（线切割机磨料及磨料液要定时更换）。（7）不同片厚所需较小的调整时间。（8）不同棒径所需较小的调整时间。（9）修刀、装刀方便。但是，随着硅圆片直径的增大，内圆切割技术的缺点使硅片表面的损伤层加大（约为30～40微米）外圆切割技术外圆切割机主要有卧式和立式两种，由主轴系统、冷却循环系统、工业机控制系统、电磁旋转工作台等组成，其中主轴系统是它的核心系统，刀片安装在主轴上面。一般是在钢质圆片基体外圆部分电镀一层金刚石磨粒，可以单刀切割或者多刀切割。切割时由于刀片太薄容易产生变形和侧向摆动，导致硅片的切缝较大(1mm左右)，晶面不平整，且切

4、割硅片的直径也不能太大(100mm以内)。多线切割多线切割也称为线锯，通常是利用一根表面镀铜的不锈钢丝(直径80肛m一200pm，长600km一800km)来回绕过导轮(有两轴、三轴或四轴几种)，保持20N一30N的张紧力，形成一排成百的锯带，在导轮带动下以5ln／8一15zn／s的速度高速运转(图1)。将含有粒度约10pm一25pm的SiC或者金刚石磨料的粘性浆料带入硅棒切割区域，磨料滚压嵌入硅晶体形成三体磨料磨损从而产生切割作用(图2)。它加工出硅片弯曲度(BOW)、翘曲度(WARP)、总厚度公差(1I’I'V)、切缝损失都很小，

5、而且平行度(TA-PER)好、表面损伤层浅。研究主要集中在切割机理、振动切割、切割方向、线张力，温度控制等方面，并已取得很好的成果，已成为直径大于200mm硅片切割的主流技术，切缝损失在150pm一210pm，硅片厚度可以达到100肛m一200弘m，损伤层深度15pm一25弘m，但在表面会留下明显的线痕。示意图WEDM加工原理是利用工件和电极丝之间的脉冲性电火花放电。产生瞬间高温使工件材料局部熔化或气化，从而达到加工目的。太阳能级硅晶体由于其掺杂浓度比较高，电阻率在0．1Q·cm一10Q·cm范围内，利用WEDM切割是比较适合的。比利

6、时鲁文大学采用低速走丝电火花线切割(wEDM-LS)技术进行了硅片切割研究，日本罔山大学采用WEDM进行了单晶硅棒切割加工研究，并研制了电火花线切割原理样机(图3)。试验表明：用电火花线切割加工法所获得的硅片总厚度变化和弯曲程度与多线切割结果几乎一样；切割的钼丝直径为9250肛m，切缝造成的硅材料损失大约为280pm，与多线切割法得到的数值相当。电火花线切割示意图片内圆切割相对于外圆切割由于其刀片韧性较大，可以用来切割较大直径的硅片；与多线切割比较优点是不需要供给砂浆、废弃物处理小、切片成本是它的1／3—1／4、每片可以进行晶向调整和

7、厚度调整、小批量多规格加工，缺点是表面损伤较大、切缝损失大、生产效率低，是中小尺寸硅片小批量生产的主要方法。从目前wEDM的切割试验来看，所获得的硅片总厚度变化和弯曲程度与多线切割结果几乎一样，而且其成本比多线切割低许多，将成为一种非常有竞争力的加工手段。表l是这几种切割方法的比较旧。几种切割方式的比较80年代中期前主流切割方法内圆切割技术外圆切割技术90年中后期成熟——多线切割日渐成熟的电火花线切割几种切割方式的比较ThankYou