硅片的制作主要方法(關(guān)于硅片制作的過程)

1.關(guān)于硅片制作的過程

硅片的等級：

MG-Si → SeG-Si → SoG-Si

提煉要經(jīng)過一下過程：

石英砂→冶金級硅→提煉和精煉→沉積多晶硅錠→單晶硅→硅片切割。

冶金級硅MG-Si

提煉硅的原始材料是SiO2，主要是砂成分，目前采用SiO2的結(jié)晶巖即石灰?guī)r，在大型的電弧爐中用碳還原：SiO2+2C→Si+2CO

定期倒出爐，用氧氣、氧氯混合氣體提純，然后倒入淺槽在槽中凝固，隨后被搗成塊狀。

MG-Si提純?yōu)镾eG-Si

提煉標(biāo)準(zhǔn)方法為：西門子工。

MG-Si被轉(zhuǎn)變?yōu)閾]發(fā)性的化合物，接著采用分餾的方法將其冷凝被提純。

工藝程序：用Hcl把細(xì)碎的MG-Si變成流體

使用催化劑加速反應(yīng)進(jìn)行：Si+3Hcl→SiHcl3+H2

MG-Si →SiHcl3 硅膠工業(yè)原材料

為提取MG-Si可加熱混合氣體使SiHcl3 被H2還原，硅以細(xì)晶粒的多晶硅形成沉積到電加熱棒上如右：SiHcl3+H2 →Si+3Hcl

SeG-Si提純到SoG-Si

將SeG-Si多晶硅熔融，同時(shí)加入器件所需的微量參雜劑，通常采用硼（P型參雜劑）。

在溫度可以精細(xì)控制的情況下用籽晶能夠成熔融的硅中拉出大圓柱形的單晶硅棒。直徑過125cm長度為1~2m。

手工錄入，忘采納，有追問亦可。

2.多晶硅制造方法及步驟

多晶硅太陽能電池制造工藝簡述 關(guān)于光的吸收 對于光吸收主要是： （1）降低表面反射；（2）改變光在電池體內(nèi)的路徑；（3）采用背面反射。

對于單晶硅，應(yīng)用各向異性化學(xué)腐蝕的方法可在（100）表面制作金字塔狀的絨面結(jié)構(gòu)，降低表面光反射。 但多晶硅晶向偏離（100）面，采用上面的方法無法作出均勻的絨面，目前大多采用下列方法： [1]激光刻槽：用激光刻槽的方法可在多晶硅表面制作倒金字塔結(jié)構(gòu)，在 500~900nm 光譜范圍內(nèi)，反射率為 4~6%，與表面制作雙層減反射膜相當(dāng)。

而在（100）面單晶硅化學(xué)制作絨面的反射率為 11%。 用激光制作絨面比在光滑面鍍雙層減反射膜層（ZnS/MgF2）電池的短路電流要提高 4%左右，這主要是長波光（波長大于 800nm）斜射進(jìn)入電池的原因。

激光制作絨面存在的問題是在刻蝕中，表面造成損傷同時(shí)引入一些雜質(zhì)，要通過化學(xué)處理去除表面損傷層。該方法所作的太陽電池通常短路電流較高，但開路電壓不太高，主要原因是電池表面積增加，引起復(fù)合電流提高。

[2]化學(xué)刻槽：應(yīng)用掩膜（Si3N4 或 SiO2）各向同性腐蝕，腐蝕液可為酸性腐蝕液，也可為濃度較高的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液， 該方法無法形成各向異性腐蝕所形成的那種尖錐狀結(jié)構(gòu)。 據(jù)報(bào)道，該方法所形成的絨面對 700~1030 微米光譜范圍有明顯的減反射作用。

但掩膜層一般要在較高的溫度下形成，引起多晶硅材料性能下降，特別對質(zhì)量較低的多晶材料，少子壽命縮短。應(yīng)用該工藝在 225cm2 的多晶硅上所作電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 16.4%。

掩膜層也可用絲網(wǎng)印刷的方法形成。 [3]反應(yīng)離子腐蝕 （RIE）：該方法為一種無掩膜腐蝕工藝， 所形成的絨面反射率特別低， 450~在 1000 微米光譜范圍的反射率可小于 2%。

僅從光學(xué)的角度來看，是一種理想的方法，但存在的問題是硅表面損傷嚴(yán)重，電池的開路電壓和填充因子出現(xiàn)下降。 [4]制作減反射膜層：對于高效太陽電池，最常用和最有效的方法是蒸鍍 ZnS/MgF2 雙層減反射 膜，其最佳厚度取決于下面氧化層的厚度和電池表面的特征，例如，表面是光滑面還是絨面，減反射工藝也有蒸鍍 Ta2O5, PECVD 沉積 Si3N3 等。

ZnO 導(dǎo)電膜也可作為減反材料。 金屬化技術(shù)在高效電池的制作中，金屬化電極必須與電池的設(shè)計(jì)參數(shù)，如表面摻雜濃度、PN 結(jié)深，金屬材料相匹配。

實(shí)驗(yàn)室電池一般面積比較小（面積小于 4cm2），所以需要細(xì)金屬柵線（小于 10 微米），一般采用的方法為光刻、電子束蒸發(fā)、電子鍍。工業(yè)化大生產(chǎn)中也使用電鍍工藝，但蒸發(fā)和光刻結(jié)合使用時(shí)，不屬于低成本工藝技術(shù)。

[1]電子束蒸發(fā)和電鍍：通常，應(yīng)用正膠剝離工藝，蒸鍍 Ti/Pa/Ag 多層金屬電極，要減小金屬電極 所引起的串聯(lián)電阻，往往需要金屬層比較厚（8~10 微米）。缺點(diǎn)是電子束蒸發(fā)造成硅表面/鈍化 層介面損傷，使表面復(fù)合提高，因此，工藝中，采用短時(shí)蒸發(fā) Ti/Pa 層，在蒸發(fā)銀層的工藝。

另一個(gè)問題是金屬與硅接觸面較大時(shí)，必將導(dǎo)致少子復(fù)合速度提高。 在這一工藝中，采用了隧道結(jié)接觸的方法，在硅和金屬成間形成一個(gè)較薄的氧化層（一般厚度為 20 微米左右）應(yīng)用功函數(shù)較低的金屬（如鈦等）可在硅表面感應(yīng)一個(gè)穩(wěn)定的電子積累層（也可引入固定正電荷加深反型）。

另外一種方法是在鈍化層上開出小窗口（小于 2 微米），再淀積較寬的金屬柵線（通常為 10 微米），形成 mushroom—like 狀電極，用該方法在 4cm2 Mc-Si 上電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 17.3%。目前，在機(jī)械 刻槽表面也運(yùn)用了 Shallow angle (oblique)技術(shù)。

PN 結(jié)的形成技術(shù) [1]發(fā)射區(qū)形成和磷吸雜：對于高效太陽能電池， 發(fā)射區(qū)的形成一般采用選擇擴(kuò)散， 在金屬電極下方形成重雜質(zhì)區(qū)域而在電極間實(shí)現(xiàn)淺濃度擴(kuò)散， 發(fā)射區(qū)的淺濃度擴(kuò)散即增強(qiáng)了電池對藍(lán)光的響應(yīng)，又使硅表面易于鈍化。擴(kuò)散的方法有兩步擴(kuò)散工藝、擴(kuò)散加腐蝕工藝和掩埋擴(kuò)散工藝。

目前采用選擇擴(kuò)散，15*15cm2 電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 16.4%,n++、n+區(qū)域的表面方塊電阻分別為 20Ω和 80Ω.對于 Mc—Si 材料， 擴(kuò)磷吸雜對電池的影響得到廣泛的研究， 較長時(shí)間的磷吸雜過程 （一般 3~ 4 小時(shí)），可使一些 Mc—Si 的少子擴(kuò)散長度提高兩個(gè)數(shù)量級。在對襯底濃度對吸雜效應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)，即便對高濃度的襯第材料，經(jīng)吸雜也能夠獲得較大的少， 子擴(kuò)散長度 （大于 200 微米） 電池的開路電壓大于 638mv， 轉(zhuǎn)換效率超過 17%。

[2]背表面場的形成及鋁吸雜技術(shù)：在 Mc—Si 電池中，背 p+p 結(jié)由均勻擴(kuò)散鋁或硼形成，硼源一般為 BN、BBr、APCVD SiO2:B2O8 等，鋁擴(kuò)散為蒸發(fā)或絲網(wǎng)印刷鋁，800 度下燒結(jié)所完成，對鋁吸雜的作用也開展了大量的研究，與磷擴(kuò)散 吸雜不同，鋁吸雜在相對較低的溫度下進(jìn)行。其中體缺陷也參與了雜質(zhì)的溶解和沉積，而在較高溫度下，沉積的雜質(zhì)易于溶解進(jìn)入硅中，對 Mc—Si 產(chǎn)生不利的影響。

到目前為至，區(qū)域背場已應(yīng)用于單晶硅電池工藝中，但在多晶硅中，還是應(yīng)用全鋁背表面場結(jié)構(gòu)。 多晶硅制造工藝根據(jù)生產(chǎn)原材料的不同，使用不同的設(shè)備，運(yùn)用不同的生產(chǎn)工藝、方法制造多晶硅。

多晶硅制造工藝，目前主流的方法多是采用改良西門子工藝技術(shù)： 多晶硅是由硅。

3.太陽能硅片制造的全過程

純凈的硅（Si）是從自然界中的石英礦石（主要成分二氧化硅）中提取出來的，分幾步反應(yīng)：

1.二氧化硅和炭粉在高溫條件下反應(yīng)，生成粗硅：

SiO2+2C==Si（粗）+2CO

2.粗硅和氯氣在高溫條件下反應(yīng)生成氯化硅：

Si（粗）+2Cl2==SiCl4

3.氯化硅和氫氣在高溫條件下反應(yīng)得到純凈硅：

SiCl4+2H2==Si（純）+4HCl

以上是硅的工業(yè)制法，在實(shí)驗(yàn)室中可以用以下方法制得較純的硅：

1.將細(xì)砂粉（SiO2）和鎂粉混合加熱，制得粗硅：

SiO2+2Mg==2MgO+Si（粗）

2.這些粗硅中往往含有鎂，氧化鎂和硅化鎂，這些雜質(zhì)可以用鹽酸除去：

Mg+2HCl==MgCl2+H2

MgO+2HCl==MgCl2+H2O

Mg2Si+4HCl==2MgCl2+SiH4

3.過濾，濾渣即為純硅

4.太陽能硅片的制造

制造太陽能電池的硅片和其制造方法及裝置，該硅片是由低純度硅

底板和高純度硅層構(gòu)成，高純度硅層是用熔融狀態(tài)的高純度硅的硅原子在低純度硅底板上結(jié)

晶凝固而成，可以大大提高硅片的高純度硅的利用率。并提供了六種硅片的制造方法及裝置，

分別是甩脫式硅片制造方法及裝置，傾斜式硅片制造方法及裝置，連續(xù)式硅片制造方法及裝

置，模鑄式硅片制造方法及裝置，豎立式硅片制造方法及裝置和滾涂式硅片制造方法和裝置。

超薄太陽能級硅片本體為上、下兩平行平面組成的方形薄片，方形薄片四角為

四個(gè)相同的45°倒角，上、下兩平面的距離為165μm-195μm范圍，翹曲度

小于75μm，表面光潔、平整、無瑕疵。超薄太陽能級硅片切割工藝是采用硅

晶棒開方機(jī)將硅晶圓棒直接切割成截面為方形、四角為相同45°倒角的八角方

型柱體，切削余料為塊狀，可回爐再利用。還采用優(yōu)化切割工藝在多線切割機(jī)

上切割成超薄太陽能級硅片，保證超薄太陽能級硅片的制造質(zhì)量，提高生產(chǎn)效

率，降低了超薄太陽能級硅片的制造成本。

在太陽能電池片生產(chǎn)的硅片處理過

程中，硅片可能會從載片籃中浮起。本實(shí)用新型包括對稱設(shè)置的兩片放置

板，放置板上平行設(shè)置有多個(gè)放置槽，兩片放置板的一邊通過連接片連接、

另一邊通過連接條連接，形成方筐結(jié)構(gòu)。每個(gè)放置板的兩個(gè)側(cè)邊開有限位

條安裝口，限位條架設(shè)在兩片放置板上。所述的限位條為工字形，其四個(gè)

角與對應(yīng)的放置板的安裝口活動連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，限位條的設(shè)

置有效避免了硅片從載片籃中浮起的發(fā)生。

太陽能電池硅片的傳

輸裝置，它包括兩個(gè)相同規(guī)格的支撐架，每一個(gè)支撐架都包括第一梯級和第二

梯級，第一梯級位于第二梯級的外側(cè)，第一梯級的高度比第二梯級的高度高。

該太陽能電池硅片的傳輸裝置的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)硅片大小和形狀改變的情況下，不需要更換運(yùn)輸裝置的任何部分，這樣可以省去了更換后的校準(zhǔn)等工作。

5.硅片的工藝

切割線直徑

更細(xì)的切割線意味著更低的截口損失，也就是說同一個(gè)硅塊可以生產(chǎn)更多的硅片。然而，切割線更細(xì)更容易斷裂。

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(gè)硅塊所切割成的硅片數(shù)量 。

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(yùn)動速度，馬達(dá)功率和切割線拉力。

易于維護(hù)性

線鋸在切割之間需要更換切割線和研磨漿，維護(hù)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(guān)的因素使生產(chǎn)力達(dá)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(fēng)險(xiǎn)。由于同一硅塊上所有硅片是同時(shí)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(gè)因素，因?yàn)樗P(guān)系到每個(gè)硅塊所生產(chǎn)出的硅片數(shù)量。超薄的硅片給線鋸技術(shù)提出了額外的挑戰(zhàn)，因?yàn)槠渖a(chǎn)過程要困難得多。除了硅片的機(jī)械脆性以外，如果線鋸工藝沒有精密控制，細(xì)微的裂紋和彎曲都會對產(chǎn)品良率產(chǎn)生負(fù)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(jìn)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(zhì)量提出了極高的要求。硅片不能有表面損傷（細(xì)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。 現(xiàn)況

為了滿足市場對于更低成本和更高生產(chǎn)力的要求，新一代線鋸必須提升切割速度，使用更長的硅塊從而提高切割荷載。更細(xì)的切割線和更薄的硅片都提升了生產(chǎn)力，同時(shí)，先進(jìn)的工藝控制可以管理切割線拉力以此保持切割線的牢固性。

使用不止一組切割切割線是在保持速度的前提下提高機(jī)臺產(chǎn)量的一個(gè)創(chuàng)新方法。應(yīng)用材料公司最新的MaxEdge 系統(tǒng)采用了獨(dú)特的兩組獨(dú)立控制的切割組件。

MaxEdge是業(yè)界第一個(gè)專門設(shè)計(jì)使用細(xì)切割線的線鋸系統(tǒng) ，最低可達(dá)到80μm。相對于業(yè)界領(lǐng)先的應(yīng)用材料公司HCT B5線鋸系統(tǒng)，這些改進(jìn)減少了硅料損失使產(chǎn)量提高多達(dá)50%。

更高生產(chǎn)力的線鋸系統(tǒng)在同樣的硅片產(chǎn)量下可以減少機(jī)臺數(shù)量。因此，制造商可以大幅降低設(shè)備、操作人員和維護(hù)的成本。

降低硅片的消耗量也就是直接降低了太陽能電力的每瓦成本。

線鋸產(chǎn)品市場

硅片供應(yīng)商和希望自己控制切片工藝的整合晶體硅光伏組件生產(chǎn)商都需要使用線鋸設(shè)備。單晶硅和多晶硅光伏技術(shù)都需要使用到它。

大多數(shù)光伏線鋸設(shè)備是硅片供應(yīng)商購買的。他們一般生長硅錠或者硅塊、將硅原料切合處理成硅片，最終銷售給光伏電池制造商用于制造電池。業(yè)界最成功的應(yīng)用材料公司HCT B5線鋸系統(tǒng)的裝機(jī)量超過500臺，是光伏切片領(lǐng)域的標(biāo)桿產(chǎn)品。

結(jié)論

在光伏領(lǐng)域，線鋸技術(shù)的進(jìn)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。（因此，線鋸技術(shù)對于降低太陽能每瓦成本并最終促使其達(dá)到電網(wǎng)平價(jià)起到了至關(guān)重要的作用。最新最先進(jìn)的線鋸技術(shù)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。

6.請問太陽能電池（硅片）的生產(chǎn)工藝原理是怎樣的

太陽能電池片生產(chǎn)制造工藝 太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程分為硅片檢測——表面制絨——擴(kuò)散制結(jié)——去磷硅玻璃——等離子刻蝕——鍍減反射膜——絲網(wǎng)印刷——快速燒結(jié)等。

具體介紹如下： 一、硅片檢測 硅片是太陽能電池片的載體，硅片質(zhì)量的好壞直接決定了太陽能電池片轉(zhuǎn)換效率的高低，因此需要對來料硅片進(jìn)行檢測。該工序主要用來對硅片的一些技術(shù)參數(shù)進(jìn)行在線測量，這些參數(shù)主要包括硅片表面不平整度、少子壽命、電阻率、P/N型和微裂紋等。

該組設(shè)備分自動上下料、硅片傳輸、系統(tǒng)整合部分和四個(gè)檢測模塊。其中，光伏硅片檢測儀對硅片表面不平整度進(jìn)行檢測，同時(shí)檢測硅片的尺寸和對角線等外觀參數(shù)；微裂紋檢測模塊用來檢測硅片的內(nèi)部微裂紋；另外還有兩個(gè)檢測模組，其中一個(gè)在線測試模組主要測試硅片體電阻率和硅片類型，另一個(gè)模塊用于檢測硅片的少子壽命。

在進(jìn)行少子壽命和電阻率檢測之前，需要先對硅片的對角線、微裂紋進(jìn)行檢測，并自動剔除破損硅片。硅片檢測設(shè)備能夠自動裝片和卸片，并且能夠?qū)⒉缓细衿贩诺焦潭ㄎ恢?，從而提高檢測精度和效率。

二、表面制絨 單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕，在每平方厘米硅表面形成幾百萬個(gè)四面方錐體也即金字塔結(jié)構(gòu)。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率。

硅的各向異性腐蝕液通常用熱的堿性溶液，可用的堿有氫氧化鈉，氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等。大多使用廉價(jià)的濃度約為1%的氫氧化鈉稀溶液來制備絨面硅，腐蝕溫度為70-85℃。

為了獲得均勻的絨面，還應(yīng)在溶液中酌量添加醇類如乙醇和異丙醇等作為絡(luò)合劑，以加快硅的腐蝕。制備絨面前，硅片須先進(jìn)行初步表面腐蝕，用堿性或酸性腐蝕液蝕去約20~25μm，在腐蝕絨面后，進(jìn)行一般的化學(xué)清洗。

經(jīng)過表面準(zhǔn)備的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，應(yīng)盡快擴(kuò)散制結(jié)。 三、擴(kuò)散制結(jié) 太陽能電池需要一個(gè)大面積的PN結(jié)以實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換，而擴(kuò)散爐即為制造太陽能電池PN結(jié)的專用設(shè)備。

管式擴(kuò)散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣柜部分等四大部分組成。擴(kuò)散一般用三氯氧磷液態(tài)源作為擴(kuò)散源。

把P型硅片放在管式擴(kuò)散爐的石英容器內(nèi)，在850---900攝氏度高溫下使用氮?dú)鈱⑷妊趿讕胧⑷萜?，通過三氯氧磷和硅片進(jìn)行反應(yīng)，得到磷原子。經(jīng)過一定時(shí)間，磷原子從四周進(jìn)入硅片的表面層，并且通過硅原子之間的空隙向硅片內(nèi)部滲透擴(kuò)散，形成了N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的交界面，也就是PN結(jié)。

這種方法制出的PN結(jié)均勻性好，方塊電阻的不均勻性小于百分之十，少子壽命可大于10ms。制造PN結(jié)是太陽電池生產(chǎn)最基本也是最關(guān)鍵的工序。

因?yàn)檎荘N結(jié)的形成，才使電子和空穴在流動后不再回到原處，這樣就形成了電流，用導(dǎo)線將電流引出，就是直流電。 四、去磷硅玻璃 該工藝用于太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中，通過化學(xué)腐蝕法也即把硅片放在氫氟酸溶液中浸泡，使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸，以去除擴(kuò)散制結(jié)后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃。

在擴(kuò)散過程中，POCL3與O2反應(yīng)生成P2O5淀積在硅片表面。P2O5與Si反應(yīng)又生成SiO2和磷原子，這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。

去磷硅玻璃的設(shè)備一般由本體、清洗槽、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、機(jī)械臂、電氣控制系統(tǒng)和自動配酸系統(tǒng)等部分組成，主要動力源有氫氟酸、氮?dú)狻嚎s空氣、純水，熱排風(fēng)和廢水。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因?yàn)闅浞崤c二氧化硅反應(yīng)生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。

若氫氟酸過量，反應(yīng)生成的四氟化硅會進(jìn)一步與氫氟酸反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸。 五、等離子刻蝕 由于在擴(kuò)散過程中，即使采用背靠背擴(kuò)散，硅片的所有表面包括邊緣都將不可避免地?cái)U(kuò)散上磷。

PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到PN結(jié)的背面，而造成短路。因此，必須對太陽能電池周邊的摻雜硅進(jìn)行刻蝕，以去除電池邊緣的PN結(jié)。

通常采用等離子刻蝕技術(shù)完成這一工藝。等離子刻蝕是在低壓狀態(tài)下，反應(yīng)氣體CF4的母體分子在射頻功率的激發(fā)下，產(chǎn)生電離并形成等離子體。

等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應(yīng)腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團(tuán)?；钚苑磻?yīng)基團(tuán)由于擴(kuò)散或者在電場作用下到達(dá)SiO2表面，在那里與被刻蝕材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并形成揮發(fā)性的反應(yīng)生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面，被真空系統(tǒng)抽出腔體。

六、鍍減反射膜 拋光硅表面的反射率為35%，為了減少表面反射，提高電池的轉(zhuǎn)換效率，需要沉積一層氮化硅減反射膜?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中常采用PECVD設(shè)備制備減反射膜。

PECVD即等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積。它的技術(shù)原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預(yù)定的溫度，然后通入適量的反應(yīng)氣體SiH4和NH3，氣體經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)，在樣品表面形成固態(tài)薄膜即氮化硅薄膜。

一般情況下，使用這種等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積的方法沉積的薄膜厚度在70nm左右。這樣厚度的。

7.芯片內(nèi)的硅片到底是怎樣做的

如果問及CPU的原料是什么，大家都會輕而易舉的給出答案—是硅。

這是不假，但硅又來自哪里呢？其實(shí)就是那些最不起眼的沙子。難以想象吧，價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強(qiáng)大，充滿著神秘感的CPU竟然來自那根本一文不值的沙子。

當(dāng)然這中間必然要經(jīng)歷一個(gè)復(fù)雜的制造過程才行。不過不是隨便抓一把沙子就可以做原料的，一定要精挑細(xì)選，從中提取出最最純凈的硅原料才行。

試想一下，如果用那最最廉價(jià)而又儲量充足的原料做成CPU，那么成品的質(zhì)量會怎樣，你還能用上像現(xiàn)在這樣高性能的處理器嗎？ 除去硅之外，制造CPU還需要一種重要的材料就是金屬。目前為止，鋁已經(jīng)成為制作處理器內(nèi)部配件的主要金屬材料，而銅則逐漸被淘汰，這是有一些原因的，在目前的CPU工作電壓下，鋁的電遷移特性要明顯好于銅。

所謂電遷移問題，就是指當(dāng)大量電子流過一段導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體物質(zhì)原子受電子撞擊而離開原有位置，留下空位，空位過多則會導(dǎo)致導(dǎo)體連線斷開，而離開原位的原子停留在其它位置，會造成其它地方的短路從而影響芯片的邏輯功能，進(jìn)而導(dǎo)致芯片無法使用。這就是許多Northwood Pentium 4換上SNDS（北木暴畢綜合癥）的原因，當(dāng)發(fā)燒友們第一次給Northwood Pentium 4超頻就急于求成，大幅提高芯片電壓時(shí)，嚴(yán)重的電遷移問題導(dǎo)致了CPU的癱瘓。

這就是intel首次嘗試銅互連技術(shù)的經(jīng)歷，它顯然需要一些改進(jìn)。不過另一方面講，應(yīng)用銅互連技術(shù)可以減小芯片面積，同時(shí)由于銅導(dǎo)體的電阻更低，其上電流通過的速度也更快。

除了這兩樣主要的材料之外，在芯片的設(shè)計(jì)過程中還需要一些種類的化學(xué)原料，它們起著不同的作用，這里不再贅述。CPU制造的準(zhǔn)備階段 在必備原材料的采集工作完畢之后，這些原材料中的一部分需要進(jìn)行一些預(yù)處理工作。

而作為最主要的原料，硅的處理工作至關(guān)重要。首先，硅原料要進(jìn)行化學(xué)提純，這一步驟使其達(dá)到可供半導(dǎo)體工業(yè)使用的原料級別。

而為了使這些硅原料能夠滿足集成電路制造的加工需要，還必須將其整形，這一步是通過溶化硅原料，然后將液態(tài)硅注入大型高溫石英容器而完成的。而后，將原料進(jìn)行高溫溶化。

中學(xué)化學(xué)課上我們學(xué)到過，許多固體內(nèi)部原子是晶體結(jié)構(gòu)，硅也是如此。為了達(dá)到高性能處理器的要求，整塊硅原料必須高度純凈，及單晶硅。

然后從高溫容器中采用旋轉(zhuǎn)拉伸的方式將硅原料取出，此時(shí)一個(gè)圓柱體的硅錠就產(chǎn)生了。從目前所使用的工藝來看，硅錠圓形橫截面的直徑為200毫米。

不過現(xiàn)在intel和其它一些公司已經(jīng)開始使用300毫米直徑的硅錠了。在保留硅錠的各種特性不變的情況下增加橫截面的面積是具有相當(dāng)?shù)碾y度的，不過只要企業(yè)肯投入大批資金來研究，還是可以實(shí)現(xiàn)的。

intel為研制和生產(chǎn)300毫米硅錠而建立的工廠耗費(fèi)了大約35億美元，新技術(shù)的成功使得intel可以制造復(fù)雜程度更高，功能更強(qiáng)大的集成電路芯片。而200毫米硅錠的工廠也耗費(fèi)了15億美元。

下面就從硅錠的切片開始介紹CPU的制造過程。在制成硅錠并確保其是一個(gè)絕對的圓柱體之后，下一個(gè)步驟就是將這個(gè)圓柱體硅錠切片，切片越薄，用料越省，自然可以生產(chǎn)的處理器芯片就更多。

切片還要鏡面精加工的處理來確保表面絕對光滑，之后檢查是否有扭曲或其它問題。這一步的質(zhì)量檢驗(yàn)尤為重要，它直接 決定了成品CPU的質(zhì)量。

新的切片中要摻入一些物質(zhì)而使之成為真正的半導(dǎo)體材料，而后在其上刻劃代表著各種邏輯功能的晶體管電路。摻入的物質(zhì)原子進(jìn)入硅原子之間的空隙，彼此之間發(fā)生原子力的作用，從而使得硅原料具有半導(dǎo)體的特性。

今天的半導(dǎo)體制造多選擇CMOS工藝（互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體）。其中互補(bǔ)一詞表示半導(dǎo)體中N型MOS管和P型MOS管之間的交互作用。

而N和P在電子工藝中分別代表負(fù)極和正極。多數(shù)情況下，切片被摻入化學(xué)物質(zhì)而形成P型襯底，在其上刻劃的邏輯電路要遵循nMOS電路的特性來設(shè)計(jì)，這種類型的晶體管空間利用率更高也更加節(jié)能。

同時(shí)在多數(shù)情況下，必須盡量限制pMOS型晶體管的出現(xiàn)，因?yàn)樵谥圃爝^程的后期，需要將N型材料植入P型襯底當(dāng)中，而這一過程會導(dǎo)致pMOS管的形成。 在摻入化學(xué)物質(zhì)的工作完成之后，標(biāo)準(zhǔn)的切片就完成了。

然后將每一個(gè)切片放入高溫爐中加熱，通過控制加溫時(shí)間而使得切片表面生成一層二氧化硅膜。通過密切監(jiān)測溫度，空氣成分和加溫時(shí)間，該二氧化硅層的厚度是可以控制的。

在intel的90納米制造工藝中，門氧化物的寬度小到了驚人的5個(gè)原子厚度。這一層門電路也是晶體管門電路的一部分，晶體管門電路的作用是控制其間電子的流動，通過對門電壓的控制，電子的流動被嚴(yán)格控制，而不論輸入輸出端口電壓的大小。

準(zhǔn)備工作的最后一道工序是在二氧化硅層上覆蓋一個(gè)感光層。這一層物質(zhì)用于同一層中的其它控制應(yīng)用。

這層物質(zhì)在干燥時(shí)具有很好的感光效果，而且在光刻蝕過程結(jié)束之后，能夠通過化學(xué)方法將其溶解并除去。 光刻蝕 這是目前的CPU制造過程當(dāng)中工藝非常復(fù)雜的一個(gè)步驟，為什么這么說呢？光刻蝕過程就是使用一定波長的光在感光層中刻出相應(yīng)的刻痕， 由此改變該處材料的化學(xué)特性。

這項(xiàng)技術(shù)對于所用光的波長要求極為嚴(yán)格，。