滚圆和切方块

　　无论是直拉单晶硅还是区熔单晶硅，由于晶体生长时的热振动，热冲击等一些原因，晶体表面都不是非常平滑的，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棱线，所以需要进一步加工，使得整根单晶硅棒的直径达到一个统一，以便今后的材料和器件加工工艺中操作。一般是利用金刚石砂轮磨削晶体硅的表面，可以使得整根单晶硅的直径统一，并且能达到所需直径。而切方块也就不需要进行滚圆这个工序，只需先进行切方块处理，沿着晶体棒的纵向方向，也就是晶体的生长方向，利用外圆切割机将晶体硅锭切成一定尺寸的长方体硅片，其截面为正方形。滚圆或切方块会在晶体硅的表面造成严重的机械损伤，因此磨削加工所达到的尺寸与所要求的硅片尺寸相比要留出一定的余量。对于轻微裂纹，会在其后的切片过程中引起硅片的微裂纹和崩边，所以在滚圆或切方块后一般要进行化学腐蚀等工序，去除滚圆或切方块的机械损伤。

　　切片

　　在单晶硅滚圆或切方块工序完成后，接着需要对单晶硅棒切片。切片是硅片制备中的一道重要工序之一，微电子工业用的单晶硅在切片时，硅片的厚度，晶向，翘曲度和平行度是关键参数，需要严格控制。经过这道工序晶锭重量损耗了大约三分之一。太阳电池用单晶硅片的厚度约为200～300um，也有报道硅片厚度可为150um 左右。单晶硅锭切成硅片，通常采用内圆切割机或线切割机。内圆切割机是高强度轧制圆环状钢板刀片，外环固定在转轮上，将刀片拉紧，环内边缘有坚硬的颗粒状金刚石。切片时，刀片高速旋转，速度达到1000～2000r／min。在冷却液的作用下，固定在石墨条上的单晶硅向刀片会做相对移动。这种切割方法，技术成熟，刀片稳定性好，硅片表面平整度较好，设备价格相对较便宜，维修方便。但是由于刀片有一定的厚度，在250～300um 左右，约有1/2 的晶体硅在切片过程中会变成锯末，所以这种切片方式的晶体硅材料的损耗很大；而且，内圆切割机切片的速度较慢，效率低，切片后硅片的表面损伤大。

　　另一种切片方法是线切割，通过粘有金刚石颗粒的金属丝的运动来达到切片的目的。线切割机的使用始于1995 年，一台线切割机的产量相当于35 台内圆切割机。通常线切割的金属直径仅只有180um，对于同样的晶体硅，用线切割机可以使材料损耗降低，在25％左右，所以切割损耗小，而且线切割的应力小，切割后硅片的表面损伤较小；但是，硅片的平整度稍差，设备相对昂贵，维修困难。太阳电池用单晶硅片对硅片平整度的要求并不高；因此线切割机比较适用于太阳电池用单晶硅的切片。切片结束后，将硅片清洗，检测厚度、翘曲度、平整度、电阻率和导电类型。

　　倒角

　　倒角工艺是用具有特定形状的砂轮磨去硅片边缘锋利的崩边、棱角、裂缝等。硅片边缘的锋利的崩边、棱角、裂缝等会给以后的表面加工和集成电路工艺带来以下一些危害：

　　a.使硅片在加工和维持过程中容易产生碎屑，这些碎屑会对硅片表面造成损伤，损坏光刻掩膜，使图形产生针孔等问题；

　　b.在硅片后续热加工（如高温氧化，扩散等）过程中，棱角、崩边、裂缝处的损伤会在硅片中产生位错，并且这些位错会通过滑移或增殖过程向晶体内部传播；

　　c.在硅片外延工艺中，硅片边缘的棱角、崩边、裂缝的存在还会导致外延的产生。

　　磨片

切片完成以后，对于硅片表面要进行研磨机械加工。磨片工艺要达到如下的目的：

　　a.去除硅片表面的刀疤，使硅片表面加工损伤均匀一致；

　　b.调节硅片厚度，使片与片之间厚度差逐渐缩小；并提高表面平整度和平行度。磨片机通常为行星式结构。存在上磨盘公转，上磨盘自转，下磨盘自转和硅片自转四种运动，可以对硅片正反两面同时实现均匀的研磨。在实际研磨的过程中，由于硅片的硬度，应使上盘压力逐渐增大，最终使硅片承受压力达到一定数值。磨片工艺的质量和研磨速率主要取决于磨料的粒度、浓度、性质、硅片所受的压强，研磨时间等因素有关。磨片工艺中较常出现的问题主要有如下三种：