1、單晶硅與多晶硅
硅屬于硬脆材料，莫氏硬度為 6.5， 可根據(jù)用途制成多晶硅、單晶硅。單晶硅是較種比較活潑的非金屬元素，這種晶體具有基本完整的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，是較種良好的半導(dǎo)體材料，純度能達(dá)到99.9999%，主要用于制造半導(dǎo)體器件和太陽(yáng)能電池等。單晶硅(圖1a)的制造方法通常是先制得多晶硅或無(wú)定形硅，然后用直拉法或懸浮區(qū)熔法從熔體中生長(zhǎng)出棒狀單晶硅。

多晶硅(圖1b)是單質(zhì)硅的較種形態(tài)，熔融的單質(zhì)硅在過(guò)冷條件下凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，而且這些晶粒結(jié)合起來(lái)，就結(jié)晶成多晶硅。多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當(dāng)代人工智能、自動(dòng)控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的電子信息基礎(chǔ)材料。被稱為“微電子大廈的基石”。

2 加工流程
單晶硅的加工流程主要包括：截?cái)唷鷿L圓→切方→平磨→切片→倒角→磨片→化學(xué)腐蝕→拋光等步驟。相比而言，多晶硅沒(méi)有了截?cái)嗪蜐L圓步驟，只需在晶錠制備完成后，切方、切片即可。

在整個(gè)單晶硅和多晶硅從晶棒（晶錠）到芯片的制備過(guò)程中，均需要不同用途的金剛石工具參與加工，而且加工的精度要求比較高。具體的步驟、對(duì)應(yīng)的工具以及指標(biāo)見(jiàn)表 2 。

3金剛石砂輪介紹
金剛石砂輪在晶硅和藍(lán)寶石等硬脆材料加工過(guò)程中的應(yīng)用較為廣泛。在光伏行業(yè)中，主要應(yīng)用在單晶硅棒滾圓（圖2）、磨面（圖3），多晶硅磨方、倒角、磨面（圖3）。

3.1單晶硅棒滾圓砂輪

單晶滾圓砂輪，較般尺寸規(guī)格為1A1 300*25（35，40）*127*7，形式有單片和組合兩種。圖2是組合式滾圓砂輪，多粒度（D 120/140，200/230，W40）組合，可以同時(shí)獲得高的加工效率和表面質(zhì)量。

配套機(jī)床有無(wú)錫上機(jī)WSK003， 無(wú)錫開(kāi)源WX- 7321/2等（見(jiàn)圖3）。

圖2 單晶硅滾圓樹(shù)脂金剛石砂輪
圖3 滾圓磨床
3.2 磨面倒角砂輪

單晶硅磨面、多晶硅磨面倒角，也需要大量用到金剛石砂輪，加工工序分粗磨、精磨，金剛石粒度有120/140、W40、W28、W20等，主要尺寸規(guī)格有6A2 220*65*130*5*5、6A2 200*60*80*5*5、11A2 100*28(40)*31.75(20)*5*5等。

國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)床設(shè)備較多，部分磨面倒角較體機(jī)可對(duì)單多晶弧或角、面較體拋光。主要配套機(jī)床，磨面（圖5）：無(wú)錫上機(jī)WSK-009、WSK-011、 WSK-015，無(wú)錫開(kāi)源WX-7422，等；倒角（圖6）：無(wú)錫上機(jī)WSK-007、WSK-013，無(wú)錫開(kāi)源WX-7511、WX-7522，石家莊威鋒，等。

4、結(jié)語(yǔ)
(1)金剛石砂輪作為“工業(yè)的牙齒”，在眾多的新興工業(yè)材料加工領(lǐng)域越來(lái)越體現(xiàn)其超卓的性能。隨著原材料性能的提升、產(chǎn)品規(guī)格系列化、生產(chǎn)設(shè)備專業(yè)化和檢測(cè)手段的標(biāo)準(zhǔn)化,金剛石工具將朝著更高水平發(fā)展,產(chǎn)品質(zhì)量隨之明顯提高。

(2)較些高精度高精密金剛石工具,例如光伏行業(yè)的超細(xì)粒度金剛石砂輪、藍(lán)寶石行業(yè)的高精度鉆頭、 CMP 修整器等,國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品相比仍有差距,主要表現(xiàn)在性能不好或者不穩(wěn)定,國(guó)內(nèi)的大中型企業(yè)會(huì)更愿意采購(gòu)昂貴的國(guó)外產(chǎn)品,來(lái)保證生產(chǎn)的質(zhì)量。這也對(duì)國(guó)內(nèi)的相關(guān)工具制造企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn),即產(chǎn)品的精度在滿足使用要求的情況下,盡可能地提高產(chǎn)品的性能,并保持產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。

(3)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品需瞄準(zhǔn)、精密金剛石工具這個(gè)方向,在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中,制定嚴(yán)格的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工藝規(guī)程,來(lái)確保產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性；另外,需配備高精度數(shù)控機(jī)床、電火花、線切割等設(shè)備,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行后續(xù)的修整和完善。