工藝過程綜述  硅片加工過程包括許多步驟。所有的步驟概括為三個主要種類：能修正物理性能如尺寸、形狀、平整度、或一些體材料的性能；能減少不期望的表面損傷的數量；或能消除表面沾污和顆粒。硅片加工的主要的步驟如表1.1的典型流程所示。工藝步驟的順序是很重要的，因為這些步驟的決定能使硅片受到盡可能少的損傷并且可以減少硅片的沾污。在以下的章節中，每一步驟都會得到詳細介紹。

硅片加工過程步驟

1.       切片

2.       激光標識

3.       倒角

4.       磨片

5.       腐蝕

6.       背損傷

7.       邊緣鏡面拋光

8.       預熱清洗

9.       抵抗穩定——退火

10.      背封

11.      粘片

12.      拋光

13.      檢查前清洗

14.      外觀檢查

15.      金屬清洗

16.      擦片

17.      激光檢查

18.      包裝/貨運

切片（class 500k）  硅片加工的介紹中，從單晶硅棒開始的第一個步驟就是切片。這一步驟的關鍵是如何在將單晶硅棒加工成硅片時盡可能地降低損耗，也就是要求將單晶棒盡可能多地加工成有用的硅片。為了盡量得到最好的硅片，硅片要求有最小量的翹曲和最少量的刀縫損耗。切片過程定義了平整度可以基本上適合器件的制備。切片過程中有兩種主要方式——內圓切割和線切割。這兩種形式的切割方式被應用的原因是它們能將材料損失減少到最小，對硅片的損傷也最小，并且允許硅片的翹曲也是最小。切片是一個相對較臟的過程，可以描述為一個研磨的過程，這一過程會產生大量的顆粒和大量的很淺表面損傷。         硅片切割完成后，所粘的碳板和用來粘碳板的粘結劑必須從硅片上清除。在這清除和清洗過程中，很重要的一點就是保持硅片的順序，因為這時它們還沒有被標識區分。

激光標識(Class 500k)  在晶棒被切割成一片片硅片之后，硅片會被用激光刻上標識。一臺高功率的激光打印機用來在硅片表面刻上標識。硅片按從晶棒切割下的相同順序進行編碼，因而能知道硅片的正確位置。這一編碼應是統一的，用來識別硅片并知道它的來源。編碼能表明該硅片從哪一單晶棒的什么位置切割下來的。保持這樣的追溯是很重要的，因為單晶的整體特性會隨著晶棒的一頭到另一頭而變化。編號需刻的足夠深，從而到最終硅片拋光完畢后仍能保持。在硅片上刻下編碼后，即使硅片有遺漏，也能追溯到原來位置，而且如果趨向明了，那么就可以采取正確的措施。激光標識可以在硅片的正面也可在背面，盡管正面通常會被用到。

倒角  當切片完成后，硅片有比較尖利的邊緣，就需要進行倒角從而形成子彈式的光滑的邊緣。倒角后的硅片邊緣有低的中心應力，因而使之更牢固。這個硅片邊緣的強化，能使

表面為拋光提供了一個固體參考平面。粘的蠟能防止當硅片在一側面的載體下拋光時硅片的移動。蠟粘片只對單面拋光的硅片有用。另一方法就是模板粘片，有兩種不同變異。一種只適用于單面拋光，用這種方法，硅片被固定在一圓的模板上，再放置在軟的襯墊上。這一襯墊能提供足夠的摩擦力因而在拋光時，硅片的邊緣不會完全支撐到側面載體，硅片就不是硬接觸，而是“漂浮”在物體上。當正面進行拋光時，單面的粘片保護了硅片的背面。另一種方法適用于雙面的拋光。用這種方法，放置硅片的模板上下兩側都是敞開的，通常兩面都敞開的模板稱為載體。這種方法可以允許在一臺機器上進行拋光時，兩面能同時進行，操作類似于磨片機。硅片的兩個拋光襯墊放置在相反的方向，這樣硅片被推向一個方向的頂部時和相反方向的底部，產生的應力會相互抵消。這就有利于防止硅片被推向堅硬的載體而導致硅片邊緣遭到損壞。除了許多加載在硅片邊緣負荷，當硅片隨載體運轉時，邊緣不大可能會被損壞。拋光（Class ≤1k）  硅片拋光的目的是得到一非常光滑、平整、無任何損傷的硅表面。拋光的過程類似于磨片的過程，只是過程的基礎不同。磨片時，硅片進行的是機械的研磨；而在拋光時，是一個化學/機械的過程。這個在操作原理上的不同是造成拋光能比磨片得到更光滑表面的原因。拋光時，用特制的拋光襯墊和特殊的拋光砂對硅片進行化學/機械拋光。硅片拋光面是旋轉的，在一定壓力下，并經覆蓋在襯墊上的研磨砂。拋光砂由硅膠和一特殊的高pH值的化學試劑組成。這種高pH的化學試劑能氧化硅片表面，又以機械方式用含有硅膠的拋光砂將氧化層從表面磨去。硅片通常要經多步拋光。第一步是粗拋，用較硬襯墊，拋光砂更易與之反應，而且比后面的拋光中用到的砂中有更多粗糙的硅膠顆粒。第一步是為了清除腐蝕斑和一些機械損傷。在接下來的拋光中，用軟襯、含較少化學試劑和細的硅膠顆粒的拋光砂。清除剩余損傷和薄霧的最終的拋光稱為精拋。檢查前清洗（class 10）  硅片拋光后，表面有大量的沾污物，絕大部分是來自于拋光過程的顆粒。拋光過程是一個化學/機械過程，集中了大量的顆粒。為了能對硅片進行檢查，需進行清洗以除去大部分的顆粒。通過這次清洗，硅片的清潔度仍不能滿足客戶的要求，但能對其進行檢查了通常的清洗方法是在拋光后用RCA SC-1清洗液。有時用SC-1清洗時，同時還用磁超聲清洗能更為有效。另一方法是先用H2SO4/H2O2，再用HF清洗。相比之下，這種方法更能有效清除金屬沾污。經過拋光、清洗之后，就可以進行檢查了。在檢查過程中，電阻率、翹曲度、總厚度超差和平整度等都要測試。所有這些測量參數都要用無接觸方法測試，因而拋光面才不會受到損傷。在這點上，硅片必須最終滿足客戶的尺寸性能要求，否則就會被淘汰。金屬物去除清洗  硅片檢查完后，就要進行最終的清洗以清除剩余在硅片表面的所有顆粒。主要的沾污物是檢查前清洗后仍留在硅片表面的金屬離子。這些金屬離子來自于各不同的用到金屬與硅片接觸的加工過程，如切片、磨片。一些金屬離子甚至來自于前面幾個清洗過程中用到的化學試劑。因此，最終的清洗主要是為了清除殘留在硅片表面的金屬離子。這樣做的原因是金屬離子能導致少數載流子壽命，從而會使器件性能降低。SC-1標準清洗液對清除金屬離子不是很有效。因此，要用不同的清洗液，如HCl，必須用到。

擦片  在用HCl清洗完硅片后，可能還會在表面吸附一些顆粒。一些制造商選擇PVA制的刷子來清除這些殘留顆粒。在擦洗過程中，純水或氨水（NH4OH）應流經硅片表面以帶走沾附的顆粒。用PVA擦片是清除顆粒的有效手段。

激光檢查  硅片的最終清洗完成后，就需要檢查表面顆粒和表面缺陷。激光檢查儀能探測到表面的顆粒和缺陷。因為激光是短波中高強度的波源。激光在硅片表面反射。如果表面沒有任何問題，光打到硅片表面就會以相同角度反射。然而，如果光打到顆粒上或打到粗糙的平面上，光就不會以相同角度反射。反射的光會向各個方向傳播并能在不同角度被探測到。

包裝/貨運  盡管如此，可能還沒有考慮的非常周到，硅片的包裝是非常重要的。包裝的目的是為硅片提供一個無塵的環境，并使硅片在運輸時不受到任何損傷；包裝還可以防止硅片受潮。如果一片好的硅片被放置在一容器內，并讓它受到污染，它的污染程度會與在硅片加工過程中的任何階段一樣嚴重，甚至認為這是更嚴重的問題，因為在硅片生產過程中，隨著每一步驟的完成，硅片的價值也在不斷上升。理想的包裝是既能提供清潔的環境，又能控制保存和運輸時的小環境的整潔。典型的運輸用的容器是用聚丙烯、聚乙烯或一些其他塑料材料制成。這些塑料應不會釋放任何氣體并且是無塵的，如此硅片表面才不會被污染。  電池片一般分為單晶硅、多晶硅、和非晶硅 單晶硅太陽能電池是當前開發得最快的一種太 陽能電池，它的構造和生產工藝已定型，產品已廣泛用于空間和地面。這種太陽能電池以高純的單晶硅棒為原料。為了 降低生產成本，現在地面應用的太陽能電池等采用太陽能級的單晶硅棒，材料性能指標有所放寬。有的也可使用半導體器件加工的頭尾料和廢次單晶硅材料，經過復 拉制成太陽能電池專用的單晶硅棒。     將單晶硅棒切成片，一般片厚約0.3毫米。硅片經過拋磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太陽能電池片，首先要在硅片上摻雜和擴散，一般摻雜物為 微量的硼、磷、銻等。擴散是在石英管制成的高溫擴散爐中進行。這樣就硅片上形成P>N結。然后采用絲網印刷法，精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經 過燒結，同時制成背電極，并在有柵線的面涂覆減反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此，單晶硅太陽能電池的單體片就制成了。單體片經過抽查 檢驗，即可按所需要的規格組裝成太陽能電池組件（太陽能電池板），用串聯和并聯的方法構成一定的輸出電壓和電流。最后用框架和材料進行封裝。用戶根據系統 設計，可將太陽能電池組件組成各種大小不同的太陽能電池方陣，亦稱太陽能電池陣列。目前單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15％左右，實驗室成果也有 20％以上的。