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硅片切割一般有什么难点啊?
现在光伏行业兴兴向荣,发展迅速。据不完全统计,现在全国已有两百多家硅片生产企业。2014年中国多晶硅生产规模明显增长,预计全年产量将超过13万吨,和2013年的8万吨相比,同比增加62.5%,其中前三季度多晶硅产量已经达到9.8万吨。硅片产能迅速增长势必带来硅片切割液的需求量增加。但现在硅片切割液呈现的问题依旧比较突出,主要表现在以下五个方面:
1、切割后的表面TTV大,有线痕:由于硅片在切割过程中会发生脆性崩裂或划痕,影响了硅片表面的粗糙度和翘曲度,使得所加工的硅片总厚度存在误差。
2、不耐酸耐腐:由于硅片切割设备在酸性环境下会生锈腐蚀,质量差的切割液会加重腐蚀程度,所以如何防腐防锈是判断硅片切割液优劣的关键所在。
3、使用寿命短:现在很多硅片切割液使用的添加剂质量差,不利于切割后清洗,从而缩短了金刚砂线的使用寿命。
4、产生氢气:切割过程中切屑硅粉由于粒度太细与水反应会释放出氢气,长时间的生产积累会产生安全隐患。
5、生产成本高:目前很多切割液由于技术和使用方法的局限,不能回收利用,无形中又增加了企业的运营成本。
由于这五大难题的客观存在,使得很多硅片生产厂家陷入了困境。不及时解决这个问题,不仅严重影响了生产,更会制约企业的长远发展。
基于以上几大难题,常州君合科技研制出了一种新型的硅片切割液——金刚砂线切割液。它是一种新型产品,主要用于单晶硅、多晶硅等非金属脆硬材料的金刚砂线切割,具有优异的润滑、冷却、防腐、防锈、氢气抑制功能,切割后的硅片表面TTV小,无线痕,并且能够延长金刚砂线的使用寿命。而且无需稀释,可以直接使用在硅片切割的线切割机床上。由于其优越的润滑防锈性能,完美的解决了硅片在切割过程中产生的各种问题,减少了生产成本,从而减轻了企业的负担。
单晶硅片的发展趋势
硅片直径越大,技术要求越高,越有市场前景,价值也就越高。日本、美国和德国是主要的硅材料生产国。国硅材料工业与日本同时起步,但总体而言,生产技术水平仍然相对较低,而且大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭和小直径硅片。国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上,于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅,标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。目前,全世界单晶硅的产能为1万吨/年,年消耗量约为6000吨~7000吨。未来几年,世界单晶硅材料发展将呈现以下发展趋势: 随着半导体材料技术的发展,对硅片的规格和质量也提出更高的要求,适合微细加工的大直径硅片在市场的需求比例将日益加大。目前,硅片主流产品是200mm,逐渐向300mm过渡,研制水平达到400mm~450mm。据统计,200mm硅片的全球用量占60%左右,150mm占20%左右,其余占20%左右。Gartner发布的对硅片需求的5年预测表明,全球300mm硅片将从2000年的1.3%增加到2006年的21.1%。日、美、韩等国家都已经在1999年开始逐步扩大300mm硅片产量。据不完全统计,全球目前已建、在建和计划建的300mm硅器件生产线约有40余条,主要分布在美国和我国台湾等,仅我国台湾就有20多条生产线,其次是日、韩、新及欧洲。%P
世界半导体设备及材料协会(SEMI)的调查显示,2004年和2005年,在所有的硅片生产设备,投资在300mm生产线上的比例将分别为55%和62%,投资额也分别达到130.3亿美元和184.1亿美元,发展十分迅猛。而在1996年时,这一比重还仅仅是零。 半导体,芯片,集成电路,设计,版图,芯片,制造,工艺目前世界普遍采用先进的切、磨、抛和洁净封装工艺,使制片技术取得明显进展。在日本,Φ200mm硅片已有50%采用线切割机进行切片,不但能提高硅片质量,而且可使切割损失减少10%。日本大型半导体厂家已经向300mm硅片转型,并向0.13μm以下的微细化发展。另外,最新尖端技术的导入,SOI等高功能晶片的试制开发也进入批量生产阶段。对此,硅片生产厂家也增加了对300mm硅片的设备投资,针对设计规则的进一步微细化,还开发了高平坦度硅片和无缺陷硅片等,并对设备进行了改进。
硅是地壳赋存最高的固态元素,其含量为地壳的四分之一,但在自然界不存在单体硅,多呈氧化物或硅酸盐状态。硅的原子价主要为4价,其次为2价;在常温下它的化学性质稳定,不溶于单一的强酸,易溶于碱;在高温下化学性质活泼,能与许多元素化合。
硅材料资源丰富,又是无毒的单质半导体材料,较易制作大直径无位错低微缺陷单晶。晶体力学性能优越,易于实现产业化,仍将成为半导体的主体材料。
未来对硅片和蓝宝石的切割是激光为主还是线切?
激光切割更有利于蓝宝石这种高硬度材质的材料,激光切割热影响小,能够较好的在不破坏蓝宝石性质的情况下完成相应的切割步骤,随着蓝宝石激光切割机技术的越来越成熟,蓝宝石其高精度、高介电系数、高热导系数等优越特性还更被市场期待可应用在光学、航天科技等领域。这也就意味着蓝宝石激光切割机已经最大程度上解决了蓝宝石切割难度大,加工工艺复杂这一棘手难题。所以使用切割的方式更有利于蓝宝石材料。