试论硅材料的加工(ppt 44页)

❖ 切片的硅片具有锐利的边缘。但是在器件制作过程 中，转移和热过程极易造成晶片崩边和产生位错及 滑移线等缺陷，崩边产生的碎晶粒还会划伤晶片， 造成器件制作的高不良率。若用以生长外延片，因 锐角区域的生长速率比平面处高，造成边缘区域突 出。为了改善将锐边磨成弧形，即对晶圆边进行倒 角处理。
❖ 为了减小损伤层厚度，先用粗颗粒磨轮磨，（粒度 小于100#），后用细颗粒磨轮磨（粒度介于 200#~400#）。用水冷却，带走热量磨屑。
12.3 磨定位面（槽）
❖ 用于制作集成电路（IC）等的硅片，需要磨 定位面或定位槽（V形槽）。用于制作二极管、 可控硅及太阳能电池等的硅片，无需有定位 面。
❖ 5.多线切割的生产效率高，一次可以切出几千片， 而内圆切割只能一片一片地切。
❖ 6.多线切割机可以加工直径200mm一下的晶体。
❖ 7.多线切割的钢线的不良状态难以发现，也无法修 整，当钢线内部存在0.25μm的缺陷时，在加工过程 中就极易断裂，一旦断裂加工中的晶体全报废，损 伤较大。而内圆切割则可预先测出刀片的不良状态 并予以修整。对小直径晶体而言，内圆切割应用更 广泛。
❖ 外圆切割机的刀具是在金属片的外圆边镀上一层金 刚石颗粒，在刀片旋转的过程中将晶锭切断。缺陷 是：晶体直径越大外圆刀片的直径也越大，刀片厚 度也越大，晶体损失也越大。、
❖ 带锯和内圆切片的刀具是在其刀刃上镀上一层金刚 石颗粒，用刀具的运动进行切割。优势：节省原料。
❖ 对太阳能电池用单晶硅切头去尾时要注意切 断面与晶锭轴线尽量垂直，以利于多线切方。
多线切割与内圆切割的比较:
❖ 1.多线切割损耗晶体少
❖ 2.多线切割的晶片表面损伤层薄。厚片损伤层可通 过研磨来消除，但损伤较大；而对薄片来说，研磨 的碎片率会很高，损伤很大。
❖ 3.多线切割片可以直接用来制作太阳能电池、高压 硅堆、二极管等，而无需研磨。内圆切割片则需要 研磨后才能使用。
❖ 4.多线切割片的技术参数由于内圆切割，有利于加 工高质量的抛光片。
❖ 磨定位面或定位槽是在装有X射线定向仪的外 径滚磨机上进行的。
❖ 一般磨两个面， 一个较宽的面（110）面， 称为主平面， 作为对硅片定位用；另一个平 面较窄，称为次平面，标识晶锭的晶向和型 号。
❖ 对用于太阳能电池的硅单晶不需磨定位面， 但需要切方锭。浇铸的多晶硅锭也需要开方， 并去掉不符合使用要求的顶层和底层部分。
❖ 注意事项：1、调整好刀片的张力
❖ 施加张力可用水压方式和机械方式两种。
❖ 理论上水压优于机械，但是设备经常出现渗漏和降 压问题而影响张力吗，一般采用机械方式。
❖ 机械方式采用螺丝固定方式，一般利用测量刀片内 径的变化来判断施加在刀片上的张力是否均衡。摩 擦力和热会影响张力状况，需及时调整。
❖ 2、修整刀片
❖ 8.多线切割消耗品的费用比内圆切割高，大约在两 倍以上。
❖ 总的来说加工大直径的晶体多线切割较好， 单位成本比内切割低20%以上，加工小直径 的晶体采用内圆切割更有利。
晶片的技术参数
❖ 1、晶片的晶向
❖ 按照客户的要求调整好晶向的偏离度数。
❖ 2、晶片的总厚度偏差（TTV）
❖ TTV是指晶圆最大与最小厚度之差。使用多线切割 机切直径200mm的晶片，TTV可控制在20 μm以下。
第12 章 硅材料的加工
单晶生长 倒角
切头去尾 切片
外径滚磨 磨定位标志
研磨 清洗
腐蚀 抛光
热处理 背面损伤
检验
包装
硅材料加工的基本流程示意
12.1切头去尾
❖ 目的：利用外圆切割（OD）机、带锯或内圆切割 （ID）机切去单晶锭的头尾非等径部分，以及不符 合产品要求的部分；同时切取供检验单晶锭参数的 检验片，并按规定长度将晶锭分段。
❖ 刀片上的金刚石颗粒各方向的磨损不会是均衡的， 可能引起非直线切割，对磨损较弱的一方必须用约 320粒度的氧化铝磨棒来进行修整。
❖ 3、保证冷却水畅通
❖ 切割处一直要用冷却水冲淋，冷却水既可以带走 切屑（硅粉）又能带走切割时产生热量。一般选 用自来水。
❖ 多线切割：自由研磨剂切削方式，机子使用钢线 由送线轮开始缠绕，再绕过安装柄杆（安装柄杆 上有很多等距离的沟槽），从柄杆出来的线，最 终回到回线导轮上。
❖ 切方可用带锯也可用多线切方机。
12.4 切片
❖ 切片就是将晶锭切成规定厚度的硅片。
❖ 两种方式：内圆切割和线切割。
❖ 内圆切割：刀片是用不锈钢制作的，在内径边沿
镀有金刚石颗粒做成刀刃，将刀刃装在切片机的刀 座上，施以各向均匀的张力，使刀片平直。将晶锭 先用黏结剂粘在载体上，载体板面具有与晶锭外圆 同样的弧形，然后将载体与晶体一起固定在切片机 上，设定好片厚度及进刀速度后使内圆刀片高速旋 转，从硅锭一端切出一片硅片，重复操作，将整支 晶锭切出等厚度的硅片。切完后将其取下浸入热水 中，除去黏结剂。
❖ 切割时钢线上喷洒由油剂和碳化硅混合而成的浆 料，浆料既是研磨剂又是冷却剂。张力要适当
❖ 浆料可以回收经处理后再使用，但必须保证浆料的 粘稠度、油剂不得变质等。浆料中的研磨粉粒度一 般用800#，加工直径300mm的硅片用 1500#~1800#，硬度高价格不贵。
❖ 线切割的片厚由安装柄杆上沟槽的间距决定，其切 割速度主要由导线的抽动速度及导线施加于晶锭上 的力量决定。
❖ 切割时必须要用水冷却，即可带走热量又可 带走切屑。
12.2 外径滚磨
❖ 生长的单晶直径一般来说都比需要的加工的晶片大 2~4mm，而且有的单晶特别是<111>晶向生长的单 晶，晶棱可能成为一个小面，因此需要对晶体进行 外径滚磨，使之成为标准的圆柱体。
❖ 注意事项：晶锭一定要固定牢靠，且要对中精确； 每次磨去的厚度不要太大。
❖ 3、翘曲度（Warp）
❖ 翘曲度定义为参考平面至晶片中心平面最大距离与 最小距离只差。使用多线切割机切直径 200mm的 晶片，Warp可控制在40 μm以内。
❖ 4、弯曲度（Bow）
❖ 表征晶片的凹状或凸状变形程度的指标。
❖ Bow=(a-b)/2 ❖ 多线切割的弯曲度几乎为0.
12.5 倒角（圆边）