第三节　硅片分检标准

硅片分检主要从以下三个方面进行：尺寸、外观、性能，在本教材中以156mm×156mm的硅片为例。

1.尺寸

尺寸主要从边长、倒角、对角线、厚度等几个方面进行衡量。

①边长　常见156mm×156mm的单晶硅片、多晶硅片的边宽要求为156mm±0.5mm（图1-6）。

②倒角　倒角指晶片边缘通过研磨或腐蚀整形加工成一定角度，以消除晶片边缘尖锐状态，避免在后续加工中造成边缘损失，可防止晶片边缘破裂，防止热应力集中，并增加薄膜层在晶片边缘的平坦度。

常见156mm×156mm多晶硅片倒角的要求为0.5～2mm 、45°±10°（图1-7），单晶硅片的要求为90°±3°。

③对角线　常见156mm×156mm的单晶硅片与多晶硅片的对角线要求为200mm±0.3mm。

④厚度　常见156mm×156mm的单晶硅片、多晶硅片的厚度为200μm，厚度范围为200μm±20μm（图1-8）。

注意

①尺寸分选的目的在于检测硅块开方、倒角和切片中出现的缺陷，以避免出现尺寸偏大或偏小。

②采用抽检的方式或进行检测，每一支晶棒、硅块抽5～10片进行检测。

③测量工具：游标卡尺、同心刻度模板、非接触厚度测试仪。

2.外观

①破片　主要是观察硅片是否有破损情况，如有破损则不能使用。破损的硅片如图1-9所示。

②线痕　硅块在多线切割时，在硅片表面留下一系列条状、凸纹和凹纹交替形状的不规则线痕。常见的线痕主要有断线焊线后线痕、密集线痕、普通线痕、凹痕、凸痕、凹凸痕、亮线、台阶等。在156mm×156mm的硅片中，线痕的要求是≤10μm。常见的线痕问题及晶片线痕要求如图1-10所示。

硅片上有明显的发亮的线痕，将该类线痕称之为亮线。对于亮线的规格要求，只考虑亮线的粗糙度，不考虑亮线的条数。规格≤10μm。

③裂纹　有裂纹的硅片，主要是裂纹易延伸到晶片表面，造成晶片的解理或断裂，也可能没有穿过晶片的整个厚度，但造成晶片的破片。常见有裂纹的晶片如图1-11所示。

④缺角　缺角主要是由于倒角、切片、清洗等工艺过程中所造成。常见的缺角不良品如图1-12所示。

⑤翘曲度　翘曲度主要指的是硅片中心面与基准面最大、最小距离差距的差值。翘曲度过大的硅片在组件层压工艺中易碎片。硅片翘曲度的要求一般为<50μm。有翘曲度的硅片及翘曲度的测量工具如图1-13所示。

⑥弯曲度　弯曲度是硅片中心面明显凹凸形变的一种变量，弯曲度过大的硅片在组件层压工艺中易碎片。对于156mm×156mm硅片的要求一般为≤75μm。弯曲的硅片与检测工具如图1-14所示。

⑦针孔　材料在长晶时，混有微小的金属杂质，这些杂质在长晶过程中进入晶体，切片后在制绒阶段杂质被腐蚀掉，出现针孔。对于硅片的要求应该无针孔。不良品如图1-15所示。

⑧微晶　微晶是指每颗晶粒是由几千个或几万个晶胞并置而成的晶体，从一个晶轴的方向来说，这种晶体只重复了约几十个周期。对于多晶硅片、单晶硅片微晶，常常表现为微晶脱落，对于硅片的要求为微晶脱落不能超过两处。图1-16所示是具有微晶现象的多晶硅片，此图中的微晶面积>2cm2，晶粒数超过了10个，1cm长度上的晶粒数超过了10个。

⑨缺口　缺口一般在硅片的边缘与倒角处，常见的为上下贯穿边缘的缺损，如图1-17所示。

⑩崩边　崩边一般为晶片表面或边缘非有意地造成脱落材料的区域，由传送或放置样品等操作所引起的，崩边的尺寸由样品外形的正投影上所测量的最大径向深度和圆周弦长确定。对于常见156mm×156mm的硅片，崩边的要求为：崩边个数≤2个，深度≤0.3mm，长度≤0.5mm。常见有崩边的硅片如图1-18所示。

污物　污物一般为半导体晶片上的尘埃、晶片表面的污染物，且不能用预检查溶剂清洗去除。对于晶片的要求为无污物。常见有污物的晶片如图1-19所示，图1-19（a）脏污片的杂质主要是氮化硅和碳化硅，图1-19（b）脏污片的杂质主要是水痕等，图中的脏污片均是不合格的晶片。

注意

①外观缺陷检查目的在于检查硅片在切片和清洗过程中是否造成外观缺陷。

②硅片采用全部检测的方式进行检验。

③常用测量工具是10倍放大镜、塞尺、线痕表面深度测试仪。

3.硅片性能测试

①电阻率测试　电阻率为荷电载体通过材料受阻程度的一种量度，是用来表示各种物质电阻特性的物理量，符号为ρ，单位为Ω·cm。156mm×156mm硅片的电阻率规格为0.5～3Ω·cm。检测如图1-20所示。

②导电类型　半导体导电类型根据掺杂剂的选择与掺杂剂的量不同，导致半导体材料中的多数载流子可能是空穴或者电子，空穴为主的是P型，电子为主的是N型。目前光伏电池应用的硅片为P型，测试工具为电阻率测试仪，如图1-21所示。

③TTV　TTV为总厚度偏差，即晶片厚度的最大值和最小值的差，晶片总厚度偏差的要求为≤30μm。常用测量工具为测厚仪，如图1-22所示。

④少子寿命　少子寿命指的是晶体中非平衡载流子由产生到复合存在的平均时间间隔，它等于非平衡少数载流子浓度衰减到起始值的1/e（e≈2.718）所需的时间。对于单晶硅片和多晶硅片，少子寿命的要求不同，多晶≥2μs，单晶≥10μs。常用检测工具为少子寿命测试仪，如图1-23所示。

注意

①硅片性能检测的目的在于检测硅片的内在性能指标，以满足电池片的需求。

②采用全部检测的方式进行检验。