第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，多晶硅生產(chǎn)技術(shù)主要有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。正在研發(fā)的還有冶金法、氣液沉積法、重摻硅廢料法等制造低成本多晶硅的新工藝。

世界上85%的多晶硅是采用改良西門子法生產(chǎn)的，其余方法生產(chǎn)的多晶硅僅占15%。

西門子法（三氯氫硅還原法）是以HCl（或Cl2、H2）和冶金級工業(yè)硅為原料，將粗硅（工業(yè)硅）粉與HCl在高溫下合成為SiHCl3，然后對SiHCl3進行化學(xué)精制提純，接著對SiHCL3進行多級精餾，使其純度達到9個9以上，其中金屬雜質(zhì)總含量應(yīng)降到0.1ppba以下，最后在還原爐中在1050℃的硅芯上用超高純的氫氣對SiHCL3進行還原而長成高純多晶硅棒。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程

硅片加工工藝流程一般經(jīng)過晶體生長、切斷、外徑滾磨、平邊、切片、倒角、研磨、腐蝕、拋光、清洗、包裝等階段。近年來光伏發(fā)電和半導(dǎo)體 行業(yè) 的迅速發(fā)展對硅片的加工提出了更高的要求（圖1.2）：一方面為了降低制造成本，硅片趨向大直徑化。另一方面要求硅片有極高的平面度精度和極小的表面粗糙度。所有這些要求極大的提高了硅片的加工難度，由于硅材料具有脆、硬等特點，直徑增大造成加工中的翹曲變形，加工精度不易保證。厚度增大、芯片厚度減薄造成了材料磨削量大、效率下降等。

硅片切片作為硅片加工工藝流程的關(guān)鍵工序，其加工效率和加工質(zhì)量直接關(guān)系到整個硅片生產(chǎn)的全局。對于切片工藝技術(shù)的原則要求是：①切割精度高、表面平行度高、翹曲度和厚度公差小。②斷面完整性好，消除拉絲、刀痕和微裂紋。③提高成品率，縮小刀（鋼絲）切縫，降低原材料損耗。④提高切割速度，實現(xiàn)自動化切割。

目前，硅片切片較多采用內(nèi)圓切割和自由磨粒的多絲切割（固定磨粒線鋸實質(zhì)上是一種用線性刀具替代環(huán)型刀具的內(nèi)圓切割）。內(nèi)圓切割是傳統(tǒng)的加工方法，材料的利用率僅為40%～50%左右；同時，由于結(jié)構(gòu)限制，內(nèi)圓切割無法加工200mm以上的大中直徑硅片。

多絲切割與內(nèi)圓切割原理示意圖

多絲切割技術(shù)是近年來崛起的一項新型硅片切割技術(shù)，它通過金屬絲帶動碳化硅研磨料進行研磨加工來切割硅片（圖1.3b）。和傳統(tǒng)的內(nèi)圓切割相比，多絲切割具有切割效率高、材料損耗小、成本降低（日進NWS6X2型6多絲切割加工07年較內(nèi)圓切割每片省15元）、硅片表面質(zhì)量高、可切割大尺寸材料、方便后續(xù)加工等特點。

內(nèi)圓切割與多絲切割的對比

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

作為一種先進的切割技術(shù)，多絲切割已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的內(nèi)圓切割成為目前硅片切片加工的主要切割方式，目前，瑞士HCT公司，Meyert Burger公司，日本Takatori（高鳥）等少數(shù)著名制造廠商先后掌握了該項關(guān)鍵技術(shù)，并推出了相應(yīng)的多絲切割機床產(chǎn)品，尤其是大尺寸的切割設(shè)備。

線鋸切割斷面的幾何參數(shù)

在上游原材料加工產(chǎn)能受限的今天，一方面由于多絲切割的刀損在材料加工損耗中占有較大的比例（有時可達到50%以上），且材料的切屑粒微小、共存于研磨液中，造成切割效率下降。另一方面由于將研磨粒與其分離成本較高，實施較難。故減小晶片的厚度（提高單位材料的產(chǎn)出率），減小切割的刀損（提高原材料的利用率），提高磨粒的利用率（降低加工成本），已成為迫切的要求。EPIA國際委員會統(tǒng)計 分析 后給出的預(yù)言指出，未來的15年內(nèi)，晶片的厚度和切割絲直徑將減少一半。

硅片切割是電子工業(yè)主要原材料一硅片（晶圓）生產(chǎn)的上游關(guān)鍵技術(shù)，切割的質(zhì)量與規(guī)模直接影響到整個產(chǎn)業(yè)鏈的后續(xù)生產(chǎn)。在電子工業(yè)中，對硅片的需求主要表現(xiàn)在太陽能光伏發(fā)電和集成電路等半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上。隨著全球各國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，綠色能源的推廣和近年來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的超常規(guī)發(fā)展，硅片市場的供需已極度不平衡。

多絲切割作為一種先進的切割技術(shù)，目前已逐漸取代傳統(tǒng)的內(nèi)圓切割成為硅片切片加工的主要切割方式。由于驅(qū)動研磨液的切割絲在加工中起重要作用，與刀損和硅片產(chǎn)出率密切關(guān)聯(lián)，減小切割絲的直徑將使硅材料的損耗大幅下降，使單位材料晶圓的產(chǎn)出率大幅提高。故對細絲多絲切割的 研究 具有迫切與深遠的意義。

晶片發(fā)展趨勢 分析

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