硅片

　 　 目前，在米粒大的硅片上，已能集成4000多萬個晶體管。這是何等精細的工程！這是多學科協(xié)同努力的結晶，是科學技術進步的又一個里程碑。
　 　 微電子技術正在悄悄走進航空、航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防，也正在悄悄進入每一個家庭。小小硅片的巨大“魔力”是我們的前人根本無法想象的。
　 　 應用
　 　 硅片制成的芯片是有名的“神算子”，有著驚人的運算能力。無論多么復雜的數(shù)學問題、物理問題和工程問題，也無論計算的工作量有多大，工作人員只要通過計算機鍵盤把問題告訴它，并下達解題的思路和指令，計算機就能在極短的時間內(nèi)把答案告訴你。這樣，那些人工計算需要花費數(shù)年、數(shù)十年時間的問題，計算機可能只需要幾分鐘就可以解決。甚至有些人力無法計算出結果的問題，計算機也能很快告訴你答案。
　 　 芯片又是現(xiàn)代化的微型“知識庫”，它具有神話般的存儲能力，在針尖大小的硅片上可以裝入一部24卷本的《大英百科全書》。如今世界上的圖書、雜志已多達3000多萬種，而且每年都要增加50多萬種，可謂浩如煙海。德國未來學家拜因豪爾指出：“今天的科學家，即使整日整夜地工作，也只能閱讀本專業(yè)全部出版物的5%�！背雎泛卧谀兀课ㄒ坏霓k法就是由各個圖書情報資料中心負責把各種情報存入硅片存儲器，并用通信線路將其連接成網(wǎng)。這樣，科技人員要查找某種資料和數(shù)據(jù)時，只要坐在辦公室里操作計算機鍵盤，立即就會在計算機的熒光屏上顯示出所要查詢的內(nèi)容。
　 　 微電子芯片進入醫(yī)學領域，使古老的醫(yī)學青春煥發(fā)，為人類的醫(yī)療保健事業(yè)不斷創(chuàng)造輝煌。
　 　 微電子芯片的“魔力”還在于，它可以使盲人復明，聾人復聰，啞人說話和假肢能動，使全世界數(shù)以千萬計的殘疾者得到光明和希望。
　 　 微電子技術在航空航天、國防和工業(yè)自動化中的無比威力更是眾所皆知的事實。在大型電子計算機的控制下，無人飛機可以自由地在藍天飛翔；人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機可以準確升空、飛行、定位，并自動向地面發(fā)回各種信息。在電子計算機的指揮下，火炮、導彈可以彈無虛發(fā)，準確擊中目標，甚至可以準確擊中空中快速移動目標，包括敵方正在飛行中的導彈。工業(yè)中廣泛使用計算機和各種傳感技術，可以節(jié)省人力，提高自動化程度及加工精度，大大提高勞動生產(chǎn)效率。機器人已在許多工業(yè)領域中出現(xiàn)。它們不僅任勞任怨，而且工作速度快、精確度高，甚至在一些高溫、水下及危險工段工種中也能沖鋒陷陣，一往無前，智能機器人也開始顯示出不凡的身手。近年在韓國舉辦了第一屆國際機器人足球賽，小小機器人那準確的判斷能力，有效的組織配合和強烈的射門意識都令人拍手叫絕。最近，美國科學家和工程師研制出了一臺名字叫“深藍”的超級計算機，戰(zhàn)勝了世界頭號特級國際象棋大師。它的精彩表演表明，智能計算機已發(fā)展到了一個嶄新的階段。
　 　 制造業(yè)的挑戰(zhàn)
　 　 在硅片切割工藝中我們需要面對多項挑戰(zhàn)，主要聚焦于線鋸的生產(chǎn)力，也就是單位時間內(nèi)生產(chǎn)的硅片數(shù)量。
生產(chǎn)力取決于以下幾個因素：
　 　 1) 切割線直徑
　 　 更細的切割線意味著更低的截口損失，也就是說同一個硅塊可以生產(chǎn)更多的硅片。然而，切割線更細更容易斷裂。
　 　 2) 荷載
　 　 每次切割的總面積，等于硅片面積X每次切割的硅塊數(shù)量X每個硅塊所切割成的硅片數(shù)量 。
　 　 3) 切割速度
　 　 切割臺通過切割線切割網(wǎng)的速度，這在很大程度上取決于切割線運動速度，馬達功率和切割線拉力。
　 　 4) 易于維護性
　 　 線鋸在切割之間需要更換切割線和研磨漿，維護的速度越快，總體的生產(chǎn)力就越高。
　 　 生產(chǎn)商必須平衡這些相關的因素使生產(chǎn)力達到最大化。更高的切割速度和更大的荷載將會加大切割切割線的拉力，增加切割線斷裂的風險。由于同一硅塊上所有硅片是同時被切割的，只要有一條切割線斷裂，所有部分切割的硅片都不得不丟棄。 然而，使用更粗更牢固的切割線也并不可取，這會減少每次切割所生產(chǎn)的硅片數(shù)量，并增加硅原料的消耗量。
　 　 硅片厚度也是影響生產(chǎn)力的一個因素，因為它關系到每個硅塊所生產(chǎn)出的硅片數(shù)量。超薄的硅片給線鋸技術提出了額外的挑戰(zhàn)，因為其生產(chǎn)過程要困難得多。除了硅片的機械脆性以外，如果線鋸工藝沒有精密控制，細微的裂紋和彎曲都會對產(chǎn)品良率產(chǎn)生負面影響。超薄硅片線鋸系統(tǒng)必須可以對工藝線性、切割線速度和壓力、以及切割冷卻液進行精密控制。
　 　 無論硅片的厚薄，晶體硅光伏電池制造商都對硅片的質量提出了極高的要求。硅片不能有表面損傷（細微裂紋、線鋸印記），形貌缺陷（彎曲、凹凸、厚薄不均）要最小化，對額外后端處理如拋光等的要求也要降到最低。
　 　 結論
　 　 在光伏領域，線鋸技術的進步縮小了硅片厚度并降低了切割過程中的材料損耗，從而減少了太陽能電力的硅材料消耗量。（每瓦使用更少克數(shù)的硅材料）目前，原材料幾乎占了晶體硅太陽能電池成本的三分之一，因此，線鋸技術對于降低太陽能每瓦成本并最終促使其達到電網(wǎng)平價起到了至關重要的作用。最新最先進的線鋸技術帶來了很多創(chuàng)新，提高了生產(chǎn)力并通過更薄的硅片減少了硅材料的消耗。
　 　 硅片清洗
　 　 簡介
　 　 半導體器件生產(chǎn)中硅片須經(jīng)嚴格清洗。微量污染也會導致器件失效。清洗的目的在于清除表面污染雜質，包括有機物和無機物。這些雜質有的以原子狀態(tài)或離子狀態(tài)，有的以薄膜形式或顆粒形式存在于硅片表面。有機污染包括光刻膠、有機溶劑殘留物、合成蠟和人接觸器件、工具、器皿帶來的油脂或纖維。無機污染包括重金屬金、銅、鐵、鉻等，嚴重影響少數(shù)載流子壽命和表面電導；堿金屬如鈉等，引起嚴重漏電；顆粒污染包括硅渣、塵埃、細菌、微生物、有機膠體纖維等，會導致各種缺陷。清除污染的方法有物理清洗和化學清洗兩種。
分類
　 　 物理清洗 　物理清洗有三種方法。①刷洗或擦洗:可除去顆粒污染和大多數(shù)粘在片子上的薄膜。②高壓清洗：是用液體噴射片子表面，噴嘴的壓力高達幾百個大氣壓。高壓清洗靠噴射作用，片子不易產(chǎn)生劃痕和損傷。但高壓噴射會產(chǎn)生靜電作用，靠調(diào)節(jié)噴嘴到片子的距離、角度或加入防靜電劑加以避免。③超聲波清洗：超聲波聲能傳入溶液,靠氣蝕作用洗掉片子上的污染。但是,從有圖形的片子上除去小于 1微米顆粒則比較困難。將頻率提高到超高頻頻段，清洗效果更好。
　 　 化學清洗 　化學清洗是為了除去原子、離子不可見的污染,方法較多,有溶劑萃取、酸洗（硫酸、硝酸、王水、各種混合酸等）和等離子體法等。其中雙氧水體系清洗方法效果好，環(huán)境污染小。一般方法是將硅片先用成分比為H2SO4:H2O2=5:1或4:1的酸性液清洗。清洗液的強氧化性,將有機物分解而除去；用超純水沖洗后,再用成分比為H2O:H2O2:NH4OH=5:2:1或5:1:1或7:2:1的堿性清洗液清洗,由于H2O2的氧化作用和NH4OH的絡合作用，許多金屬離子形成穩(wěn)定的可溶性絡合物而溶于水；然后使用成分比為H2O:H2O2:HCL=7:2:1或5:2:1的酸性清洗液，由于H2O2的氧化作用和鹽酸的溶解，以及氯離子的絡合性，許多金屬生成溶于水的絡離子，從而達到清洗的目的。
　 　 放射示蹤原子分析和質譜分析表明，采用雙氧水體系清洗硅片效果最好，同時所用的全部化學試劑 H2O2、NH4OH、HCl能夠完全揮發(fā)掉。用H2SO4和H2O2清洗硅片時，在硅片表面會留下約2×1010原子每平方厘米的硫原子，用后一種酸性清洗液時可以完全被清除。用H2O2體系清洗硅片無殘留物，有害性小，也有利于工人健康和環(huán)境保護。硅片清洗中用各步清洗液處理后，都要用超純水徹底沖洗。