硅片加工缺陷的分类及解读

　　硅片作为太阳能电池的核心元件，其质量直接影响到太阳能电池的整体性能，而其在生产加工过程中，不可避免的会引入很多的加工缺陷，下面程诚小编就带大家来了解一下常见的硅片加工缺陷。
 

 

　　1、刀具缺陷

　　通常我们把硅片经过后续的研磨或者抛光后仍存在有刀具运行图样特征的表面粗糙区域，称其为刀具缺陷。刀具缺陷的存在对后续工序、产品质量有严重的不良影响。

　　刀痕是硅片切割加工时在硅片表面遗留下的切割痕迹。它是一系列弧状交替的凸纹和凹纹（沟槽）。使用内圆切割时，弧状的半径与切割刀具半径相同。线切割也会在硅片表面留下切割的痕迹，又称为线痕，线切割的线痕略有弧度，弧度大小不固定。严重的刀痕和线痕会形成刀具缺陷。

　　内圆切片机有较大的机械振动，刀片安装不平整，刀口处金刚砂涂层及进刀速度不均匀都会使硅片上留下明显痕迹。线切割时由于各种原因引起的切割线的走偏、线抖动等也会在硅片上留下明显的线痕。偏晶向切割时线切割的进线处、大直径单晶切割时容易出现线痕。线痕特点取决于线切割的工艺过程。

　　2、崩边和缺口

　　崩边（边缘崩边，周边崩边，圆周缺口，表面崩边）是不贯穿硅片前、背表面的局部边缘破损，它是晶片表面或边缘非有意地造成脱落材料的区域。缺口是贯穿硅片前、背表面的局部边缘缺损。缺口一般沿硅晶体解理面发生，有时伴有裂纹。

　　崩边和缺口是晶片加工中因切片机有较大的机械振动、刀具摆动、研磨时硅片承受压力不均匀以及操作不规范等原因引起的，测量时因传送或放置样品等操作不当也会造成崩边或缺口。崩边的尺寸由样品外形的正投影图上所测量的最大径向深度和圆周弦长确定

　　3、硅片裂纹/裂痕

　　裂纹是延伸到晶片表面的解理或断裂，但未穿透整个厚度，是不贯穿整个表面的裂痕。裂纹容易沿晶体解理面产生，故在{111}面上裂纹呈“一”字或“Y”字形，所以又有鸦爪之称，{100}面上呈“一”字或“十”字形。主要原因是硅片研磨过程中局部受力不均匀（如磨砂中含有较大粒径的砂粒）产生的。

　　4、划伤

　　划伤系指在研磨片或抛光硅片表面上出现的一种宏观无规则较浅的细沟槽，其长宽比大于5∶1。划伤分为轻划伤和重划伤。产生划伤原因有:研磨机磨盘质量不佳，磨料中混有粒径较大的磨砂，抛光液中混有硬质颗粒，抛光工艺环境不符合洁净度要求等。

　　5、塌边

　　塌边是抛光工艺中，在硅片边缘区域形成的斜坡状加工缺陷。产生原因由于抛光布太软，抛光速度过慢，抛光时间过长以及抛光前的化学腐蚀边缘减薄量较多等因素，在酸腐蚀工艺中，边缘腐蚀过快也容易造成塌边。

　　6、亮点和局部光散射体

　　亮点是指研磨或抛光时硅片上观察到的孤立小亮点。亮点是研磨或抛光不充分，残留下来的一些孤立机械损伤点。对抛光片而言，在用扫描表面检查系统（SSIS）检测时，表面上的颗粒或蚀坑相对于抛光片表面的光散射强度增强，称为局部光散射体（LLS），有时也称作光点缺陷（LPD）。尺寸足够大的局部光散射体在高强度光照射下呈现为光的亮点，这些光点可目视观察到。LLS的存在未必一定降低抛光片的实用性。

　　7、波纹和不平整

　　波纹是指硅片抛光表面上遗留下的一种宏观波纹状起伏。波纹表征抛光表面不平整，在荧光灯下根据灯影是否平直检查平整度或利用激光干涉条纹来评价硅片表面平整程度。化学减薄时，腐蚀液定向流动，抛光过程中硅片不自转等因素都可能造成波纹产生。

　　8、橘皮

　　在荧光照明下晶片表面呈现的一种肉眼可见的形如橘皮状特征的大面积不规则粗糙表面。在干涉相衬显微镜下也可观察到橘皮缺陷。橘皮的形成是化学减薄不均匀，抛光液pH值不合适，抛光片旋转不均匀等因素造成的。

　　9、凹坑和小丘

　　坑，通常指经择优化学腐蚀后表面的一种凹陷，有陡峭倾斜侧面，该侧面以可分辨的方式与表面相交。凹坑，也是硅片表面的一种凹陷，具有一定形状的凹面，似球状的外形和倾斜的侧面。在适当的光照条件下，肉眼可见。贴蜡时的颗粒可以引起有蜡抛光片的凹坑。小丘是指硅片抛光表面存在的不规则突起，带有一个或多个不规则显露的小平面。

　　10、抛光雾

　　硅片抛光表面上存在高密度的凹坑、小丘等缺陷时对强光发生漫反射而呈现出的一种宏观雾状缺陷，称作抛光雾。抛光表面氧化后也可能呈雾状，但进一步抛光可去除。抛光雾也可用SSIS测量haze值来描述。由于抛光雾是表面形貌（微粗糙度）及表面或近表面高密度的不完整性（如高密度的坑，凹坑或小丘等）引起的非定向光散射现象，因此抛光雾可引起SSIS的本底信号及激光光散射现象。抛光片表面上呈现宏观的均匀的或不规则的雾状。抛光雾往往不能用肉眼或其他没有放大功能的光学检测系统辨别。

　　11、残留机械损伤

　　残留机械损伤，晶片经过切、磨、抛加工之后，表面残留下来的，未完全去除的机械损伤。残留机械损伤与整个硅片加工过程有关，但主要是因抛光不充分，抛光量不够，机械损伤未完全去除所致。残留机械损伤在高温氧化过程中将诱生氧化层错等二次缺陷，通常用氧化层错密度作为检测抛光工艺质量的一种手段。

　　12、表面沾污

　　抛光片清洗不彻底，抛光工艺及其后检测的操作不当，非有意地附加到表面上的残留污物，称表面沾污。沾污的来源不同，沾污表现各异。表面沾污包括污迹、溶剂残留物、色斑等。区域沾污抛光片表面沾污的物质，它的尺寸远大于局部光散射体（颗粒）。区域沾污可以是吸盘印，指纹或手套印迹、污迹、腊或溶剂残留物，水迹，灰尘等外来物质，因工艺条件，工艺环境，操作等原因造成。一些尺寸较大的区域沾污在特定的光照条件下可定性的观察到。

　　程诚小编结语：如上所述，硅片可能存在着刀具缺陷、崩边和缺口、裂纹/裂痕、划伤、塌边、亮点和局部光散射体、波纹和不平整、橘皮、凹坑和小丘、抛光雾、残留机械损伤、表面沾污等加工缺陷，因此在使用前应当检查并排除加工缺陷对产品性能的影响，从而解决缺陷观察检测方面的诸多疑难杂症。