硅片生产工艺流程与注意要点说明
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单晶硅电磁片生产工艺流程(一)•1、硅片切割,材料准备:•工业制作硅电池所用的单晶硅材料,一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒,原始的形状为圆柱形,然后切割成方形硅片(或多晶方形硅片),硅片的边长一般为10~15cm,厚度约200~350um,电阻率约1Ω.cm的p型(掺硼)。
•2、去除损伤层:•硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷,这就会产生两个问题,首先表面的质量较差,另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。
因此要将切割损伤层去除,一般采用碱或酸腐蚀,腐蚀的厚度约10um。
••3、制绒:•制绒,就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀,使其凸凹不平,变得粗糙,形成漫反射,减少直射到硅片表面的太阳能的损失。
对于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀,利用单晶硅的各向异性腐蚀,在表面形成无数的金字塔结构,碱液的温度约80度,浓度约1~2%,腐蚀时间约15分钟。
对于多晶来说,一般采用酸法腐蚀。
•4、扩散制结:•扩散的目的在于形成PN结。
普遍采用磷做n型掺杂。
由于固态扩散需要很高的温度,因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要,要求硅片在制绒后要进行清洗,即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。
•5、边缘刻蚀、清洗:•扩散过程中,在硅片的周边表面也形成了扩散层。
周边扩散层使电池的上下电极形成短路环,必须将它除去。
周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降,以至成为废品。
目前,工业化生产用等离子干法腐蚀,在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用,去除含有扩散层的周边。
扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。
•6、沉积减反射层:•沉积减反射层的目的在于减少表面反射,增加折射率。
广泛使用PECVD淀积SiN ,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。
•7、丝网印刷上下电极:•电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤,它不仅决定了发射区的结构,而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。
多晶硅片生产工艺流程引言多晶硅片是太阳能电池等光电子器件的重要材料之一,其制备工艺具有关键性的影响。
本文将介绍多晶硅片的生产工艺流程,包括原料准备、硅熔炼、晶体生长、切割和清洗等环节。
一、原料准备多晶硅片的原料主要是硅石,经过粉碎、磁选等工艺,得到符合要求的硅石粉末。
硅石粉末中的杂质含量需要经过化学分析确定,以保证最终硅片的质量。
在原料准备阶段,还需要准备其他辅助材料,如硅片生长所需的石墨坩埚、保护板等。
二、硅熔炼硅熔炼是多晶硅片生产中的关键工艺环节。
首先,将准备好的硅石粉末放入炉中,加入适量的还原剂和助熔剂。
然后,将炉温逐渐升高到适宜的熔点。
在熔融过程中,还需要对炉膛中的气氛进行控制,以防止氧化和杂质的混入。
熔融后的硅液通过特定的铸锭装置冷却凝固,形成硅锭。
三、晶体生长晶体生长是将硅锭中的硅液形成单晶体的过程。
首先,将硅锭放入晶体生长炉中,在适宜的温度下进行升温。
随着温度升高,硅液从硅锭顶部逐渐下降,形成固态的硅单晶体。
在晶体生长过程中,需要控制炉温、拉速等参数,以获得理想的晶体结构和形状。
四、切割切割是将生长好的硅单晶体切成薄片的过程。
首先,在硅单晶体的表面进行纹理化处理,以提高光的吸收效率。
然后,将硅单晶体切割成薄片,通常采用金刚石线锯或者刀片进行切割。
切割后的硅片需要经过多次精密的平整和清洗工艺,以保证其表面的光洁度和纯净度。
五、清洗多晶硅片在生产过程中容易受到各种污染,因此清洗是不可或缺的环节。
首先,将切割好的硅片浸泡在溶剂中去除表面的油污和杂质。
接着,采用酸洗和碱洗的方法,去除硅片表面的氧化物和有机物。
最后,通过纯水冲洗,彻底去除残留的杂质和化学物质。
清洗后的硅片需要进行干燥处理,以保证表面的干净和光洁。
六、总结多晶硅片的生产工艺流程包括原料准备、硅熔炼、晶体生长、切割和清洗等环节。
每一个环节的控制都对最终的多晶硅片的质量和性能起着重要的影响。
通过不断优化和改进工艺流程,可以提高多晶硅片的生产效率和质量,推动光电子器件产业的发展。
硅片生产过程详解硅片是指将高纯度的硅块切割而成的薄片状材料,广泛应用于集成电路、太阳能电池等领域。
硅片的生产过程包括原材料准备、硅块生长、硅片切割、抛光和清洗等环节。
首先,原材料准备。
硅片的制备主要依赖于高纯度多晶硅。
这里的多晶硅是通过炼铁、精炼等步骤提取到的,然后再通过高温还原法得到高纯度多晶硅。
得到的多晶硅经过密封包装,以防氧化,供后续工序使用。
其次,硅块生长。
这一步骤是将高纯度多晶硅溶解在高温熔融的石英容器内,然后将掺杂物加入溶液中,形成硅熔体。
之后,将硅熔体缓慢冷却,使硅原子逐渐排列成晶体结构,形成单晶硅。
这一过程常采用Czochralski法或浸渍法进行,其中Czochralski法是最常用的方法。
然后,硅片切割。
在这一步骤中,将生长出来的单晶硅体取出,然后用锯片进行切割。
切割时要注意选择合适的切割角度,使得切割出的硅片为所需的厚度和尺寸。
切割后的硅片会被涂覆抗反射膜,用于减少反射损失。
接下来是硅片抛光。
由于切割会产生较大的表面粗糙度,因此需要对硅片进行抛光处理。
首先,使用化学机械抛光(CMP)的方法,先以机械方式去除硅片表面的几微米厚度的材料。
然后,使用化学性质的溶液,例如酸性溶液,以化学腐蚀的方式去除硅片表面的微观瑕疵,直至达到平滑的表面。
最后是硅片清洗。
这一步骤是将抛光后的硅片进行清洗,去除残留的杂质和化学物质。
清洗工序通常包括超声清洗、龙头洗涤和烘干等步骤。
超声波清洗可以有效去除表面粒子;龙头洗涤利用高纯水对硅片进行冲洗;烘干则是通过喷射热空气或使用干燥箱等方式将硅片表面的水分蒸发掉。
总结起来,硅片生产过程主要包括原材料准备、硅块生长、硅片切割、抛光和清洗等步骤。
每个步骤都需要严格的操作和控制,以保证硅片的高纯度和优质表面特性。
通过这个过程,我们可以得到适用于各种应用领域的高质量硅片。
半导体-硅片生产工艺流程及工艺注意要点一、引言半导体产业是当今高科技产业中不可或缺的一环,而硅片作为半导体制造的重要材料之一,其生产工艺流程及注意要点显得尤为重要。
本文将就半导体-硅片的生产工艺流程及工艺注意要点进行详细介绍。
二、硅片生产工艺流程硅片生产工艺流程可以分为几个主要步骤,包括原料准备、单晶硅生长、硅片切割、晶圆清洗等过程。
1.原料准备原料准备是硅片生产的第一步,通常以硅粉为主要原料。
硅粉需经过精细处理,确保其纯度和质量达到要求。
2.单晶硅生长单晶硅生长是硅片生产的核心环节,通过气相、液相或固相生长方法,使硅原料逐渐形成完整的单晶结构。
3.硅片切割硅片切割是将单晶硅切割为薄片的过程,以便后续的加工和制作。
切割精度和表面光滑度直接影响硅片的质量。
4.晶圆清洗晶圆清洗是为了去除硅片表面的杂质和污染物,保持硅片表面的洁净度,以确保后续工艺的顺利进行。
三、工艺注意要点在硅片生产过程中,有一些注意要点需要特别重视,以确保硅片的质量和性能。
1.纯度控制硅片的制备要求非常高,必须保证硅原料的纯度达到一定标准,以避免杂质对硅片性能的影响。
2.工艺参数控制在硅片生产过程中,各个工艺环节的参数控制十分关键,包括温度、压力、时间等因素,要严格控制以保证硅片的质量稳定性。
3.设备保养硅片生产设备的保养和维护也是非常重要的一环,保持设备的稳定性和运行效率,可以有效提高硅片生产效率和质量。
4.环境监控硅片生产场所的环境条件也需要严格监控,包括温度、湿度、洁净度等因素,以确保硅片生产过程的正常进行。
四、结论通过本文对半导体-硅片生产工艺流程及工艺要点的介绍,我们可以看到硅片生产是一个复杂而又精细的过程,需要严格控制各个环节的参数和质量要求。
只有做好每一个细节,才能确保硅片的质量和稳定性,为半导体产业的发展做出贡献。
因此,加强对硅片生产工艺流程及工艺要点的研究与总结,提高技术水平和生产水平,对于我国半导体产业的发展具有重要的意义。
硅片生产工艺流程硅片是集成电路和太阳能电池制造的关键材料之一。
硅片的生产工艺流程是一个复杂的过程,需要多个步骤和高度精确的操作。
首先,硅片生产的第一步是提取硅矿石。
硅矿石通常以二氧化硅的形式存在,需要经过高温炉熔炼,将其转化为纯度较高的冶金硅,即硅锭。
第二步是将硅锭切割成薄片,即硅片。
这一步是在洁净室环境下进行的,以确保硅片的表面不受污染。
硅锭通过钢丝锯切割成薄片,并经过多次的研磨和抛光,使其表面光洁。
接下来,硅片需要进行腐蚀处理。
腐蚀是为了去除硅片表面的氧化层和其他杂质,以便后续步骤的加工。
腐蚀通常使用浓硝酸或氢氟酸等强酸进行,需要在严格的条件下进行控制,以避免对硅片造成过多损伤。
腐蚀处理后,硅片需要进行清洗。
清洗是为了去除腐蚀处理过程中留下的酸和其他杂质。
清洗一般使用去离子水和酒精等洁净溶剂进行,确保硅片表面的纯净度达到要求。
接下来是掺杂和扩散工艺。
硅片是通过在表面加入掺杂剂来实现电导性和铅跨性的调整。
掺杂剂可以是五价元素如磷或三价元素如硼。
掺杂剂被加入硅片表面后,通过高温加热使其扩散到硅片的内部,形成所需的电子或空穴浓度分布。
之后是金属化工艺。
金属化是为了在硅片表面形成电极和连线。
这一步通常使用光刻工艺,将特定的光刻胶涂在硅片上,然后使用紫外光照射制定的图案。
接下来,通过蒸镀或层压等方式在硅片表面沉积金属,形成电极和连线。
最后的步骤是测试和划分。
硅片需要进行电学和光学测试,以确保其符合规格和质量要求。
同时,硅片需要根据尺寸和功能的需求进行划分,划分成较小的单个芯片。
以上是硅片生产的基本工艺流程。
需要注意的是,每个步骤都需要严格的控制和监测,以确保生产的硅片质量和性能达到要求。
在整个生产过程中,洁净室的环境和工艺条件也是非常重要的,以确保硅片的纯净度和精度。
硅片生产工艺流程
《硅片生产工艺流程》
硅片是集成电路、太阳能电池以及其他电子设备中不可或缺的组件之一。
它是由高纯度的硅材料制成,经过一系列复杂的工艺流程才能生产出来。
下面将介绍硅片的生产工艺流程。
首先,硅片的制造过程通常从硅矿石提炼开始。
硅矿石经过冶炼、气化和还原等步骤,最终得到高纯度的多晶硅块。
接着,多晶硅块要经过液相扩散法或气相扩散法来制备单晶硅。
在这一步骤中,需要将多晶硅块放入炉中加热,然后缓慢冷却,使得硅晶体按照单晶结构生长。
接下来,单晶硅需要进行切割,这一步骤称为切片。
将单晶硅块放入线锯或者电子束切割机中,切割成薄薄的硅片。
硅片切割后,需要进行多次的抛光和清洗,确保表面光洁度和无尘污。
之后,硅片要进行掺杂和扩散工序,以调节硅片的电学性能,比如电导率和电子迁移率等。
在这一步骤中,需要将硅片暴露在高温的炉内,以使得掺杂原子能够渗透到硅片内部,从而改变其电学特性。
最后,硅片还需要进行薄膜沉积、光刻、蚀刻和清洗等步骤,以在硅片表面形成电路图案和其他必要的结构。
最终,生产出的硅片将会被检测和测试,以确保其质量和性能符合要求。
总的来说,硅片的生产工艺流程是一个十分复杂的过程,它需
要经历多个步骤和环节,才能最终得到高质量的硅片产品。
这些工艺流程的不断发展和改进,将有助于提高硅片的生产效率和质量,推动整个电子产业的发展。
{生产工艺流程}半导体硅片生产工艺流程及工艺注意要点半导体硅片生产工艺是制造半导体器件的关键步骤之一、下面是具体的半导体硅片生产工艺流程及工艺注意要点:1.硅原材料准备:选择高纯度的硅块或硅片作为原料,去除杂质,进行融化和析出纯净硅。
2.半导体晶圆生长:将纯净硅液体预浇铸,通过升温和降温控制,使其在晶体棒内逐渐生长。
3.硅薄片切割:将生长出来的硅单晶棒切割成薄片,通常为0.3~0.7毫米。
4.清洗与退火:将切割出来的硅片进行清洗去除表面杂质,并通过高温退火处理提高晶格结构的完整性。
5.硅片抛光:使用机械或化学机械方法对硅片表面进行抛光,使其表面更加光滑。
6.光刻:将硅片涂上感光剂,并通过曝光、显影等步骤,将期望的结构图案转移到硅片表面,形成光刻图形。
7.侵蚀与沉积:使用化学腐蚀液体对未被光刻图案保护的硅片进行侵蚀,去除不需要的硅材料;同时使用化学气相沉积方法向图案区域沉积材料,形成所需的薄膜。
8.金属化:在硅片表面涂上金属材料,并通过电镀或蒸镀方法,形成导电层或接触层。
9.接触敏化与刻蚀:进行接触敏化处理,将金属化层覆盖的区域暴露出来,并进行刻蚀,以达到电极与器件区域的电气连接。
10.封装:将硅片进行切割、测试、打包等步骤,以便于使用和保护。
在半导体硅片生产工艺中,需要注意以下几个要点:1.纯度控制:硅原材料要选择高纯度的硅块或硅片,以避免杂质对器件产生不良影响。
2.温度控制:硅单晶生长和退火过程中,需要控制好温度,以确保晶格结构稳定和完整。
3.抛光质量:硅片表面抛光要充分平整,光滑度要符合制程要求,避免表面缺陷。
4.光刻精度:光刻过程中,需要控制好曝光和显影的参数,避免图案的失真和误差。
5.化学腐蚀和沉积:侵蚀和沉积过程中,需要注意腐蚀剂和沉积气体的选择和浓度控制,以确保图案的准确与均匀。
6.金属化质量:金属化过程中,需要控制好金属薄膜的厚度和均匀度,以确保良好的电气连接和导电性能。
总之,半导体硅片生产工艺是一个非常精细和复杂的过程,需要严格控制每个步骤的参数和质量要求,以保证半导体器件的制造质量和性能。
硅片制造工艺流程硅片制造工艺简介硅片制造工艺是指将硅材料加工成薄而平坦的硅片的过程。
硅片是电子工业中的重要材料,广泛应用于集成电路、太阳能电池等领域。
本文将详细介绍硅片制造的各个流程。
原料准备1.选择高纯度硅石作为原料。
2.将硅石破碎成合适的颗粒大小。
3.对硅石进行化学处理,去除其中的杂质,提高硅的纯度。
单晶生长1.将纯化后的硅原料加热至高温熔化状态。
2.在熔融硅中嵌入“种子晶体”。
3.控制温度和晶体生长速度,使熔融硅逐渐凝固,并沿着晶体生长方向形成单晶硅。
晶圆切割1.将长大的单晶硅坯料切割成薄片,即晶圆。
2.切割过程中要保证晶圆的平整度和尺寸精度。
清洗与抛光1.对切割好的晶圆进行化学清洗,去除表面的污染物和残留物。
2.使用机械和化学方法对晶圆表面进行抛光,使其变得平整光滑。
氧化1.将清洗后的晶圆放入高温氧气中进行热氧化处理。
2.在氧化过程中形成氧化硅层,用于绝缘和保护。
光刻1.在氧化硅层上涂覆光刻胶,形成薄而均匀的涂层。
2.使用光刻机将特定的图形投射到光刻胶上,通过曝光和显影过程,转移图形到晶圆表面。
蚀刻1.使用化学蚀刻等方法,去除掉未被光刻胶保护的区域的氧化硅。
2.蚀刻过程根据设计要求,可以形成不同的结构和形状。
沉积1.在蚀刻后的晶圆表面,通过化学气相沉积等方法,沉积相应的薄膜。
2.沉积的薄膜可以用于制造电路、保护表面等。
接触与封装1.对薄膜进行光刻、蚀刻等工艺,形成连接线路和探针。
2.将晶圆切割为芯片,进行测试和封装,形成最终的硅片产品。
以上就是硅片制造工艺的主要流程。
通过这一系列的加工步骤,硅原料成功转化为高质量的硅片,为电子行业的发展提供了重要的基础材料。
硅片的制作流程及原理
硅片,也称为矽片,是指将高纯度的硅块切割而成的薄片状材料。
硅片在集成电路、太阳能电池等领域有着广泛的应用。
硅片的制作过程涉及到多个环节和原理,下面简单介绍其制作流程和原理:
1.原材料准备:硅片的制备主要依赖于高纯度多晶硅。
多晶硅是通过将冶金
硅在真空炉中加热、熔化,然后再通过高温还原法得到高纯度多晶硅。
得到的硅经过密封包装以防氧化,供后续工序使用。
2.硅块生长:这一步是将高纯度多晶硅在单晶炉中加热,通过拉伸和旋转的
方法,逐渐形成单晶硅棒。
这个过程中涉及到物理和化学原理,如结晶学、热力学等。
3.切割硅片:将单晶硅棒锯成薄片,通常每片厚度约为200-300微米。
这一
步通常使用金刚石锯片进行切割,涉及到机械和物理原理。
4.抛光和清洗:对切割好的硅片进行抛光和清洗,以去除表面杂质和损伤层,
提高硅片的表面质量和光学性能。
这个过程中涉及到化学和物理原理,如化学反应、物理摩擦等。
此外,硅片的制作过程中还涉及到很多具体的技术细节和工艺控制,如温度、压力、时间、气氛等参数的控制,以及各种设备和仪器的使用。
总结:硅片的制作流程及原理指的是将高纯度的多晶硅转化为单晶硅棒,再将其切割成薄片状材料的过程。
这个过程中涉及到多个环节和原理,包括原材料准备、硅块生长、切割、抛光和清洗等。
每个环节都有其特定的技术和原理,如结晶学、热力学、机械和物理原理等。
掌握这些原理和技术是保证硅片质量和性能的关键。
硅片切片生产工艺一、引言硅片是半导体行业中不可或缺的材料,用于制造集成电路和太阳能电池等。
硅片的质量和性能直接影响着半导体器件的性能。
硅片切片生产工艺是硅片制造的关键环节之一,本文将介绍硅片切片的工艺流程和技术要点。
二、硅片切片工艺流程硅片切片工艺主要包括硅锭修整、切割和抛光三个步骤。
1. 硅锭修整硅锭是硅片的原材料,通常是由单晶硅材料通过晶体生长技术制备而成。
在硅锭修整过程中,首先需要对硅锭进行外观检查,排除表面缺陷和杂质等不良区域。
然后,通过切割硅锭的两个端面,使其成为一个圆柱体。
最后,对硅锭进行磨削和抛光,以获得平整的硅锭表面。
2. 切割切割是硅片切片工艺的核心步骤。
在切割过程中,硅锭被切割成厚度通常为几百微米的硅片。
切割硅锭的主要方法有线锯切割和内径切割两种。
线锯切割是最常用的硅片切割方法。
在线锯切割中,硅锭被固定在切割机上,通过高速旋转的金刚石线锯进行切割。
线锯切割的优点是切割速度快,适用于大规模生产。
然而,线锯切割的缺点是切割损耗大,切割面不够平整,需要进行后续的抛光处理。
内径切割是一种新兴的硅片切割方法。
在内径切割中,硅锭被放置在一个旋转的切割盘上,通过内径切割盘上的多个切割刀具进行切割。
内径切割的优点是切割损耗小,切割面平整度高,不需要进行后续的抛光处理。
然而,内径切割的缺点是切割速度较慢,适用于小规模生产。
3. 抛光切割后的硅片表面通常不够平整,需要进行抛光处理。
抛光的目的是去除切割过程中产生的划痕和裂纹,并获得平整的硅片表面。
抛光过程中使用的研磨液一般是硅碳化颗粒和氢氧化钠的混合物,通过旋转的抛光盘和压力控制进行研磨。
抛光时间和压力的控制对于获得理想的抛光效果至关重要。
三、硅片切片工艺的技术要点硅片切片工艺需要注意以下技术要点:1. 切割损耗控制:切割硅片时会产生一定损耗,如刀宽和切割线间距等因素都会影响切割损耗。
合理调整这些参数可以降低切割损耗,提高硅片的利用率。
2. 切割面平整度控制:切割面平整度直接影响着后续工艺步骤的成功与否。
硅片生产工艺流程及注意要点简介硅片的准备过程从硅单晶棒开始,到清洁的抛光片结束,以能够在绝好的环境中使用。
期间,从一单晶硅棒到加工成数片能满足特殊要求的硅片要经过很多流程和清洗步骤。
除了有许多工艺步骤之外,整个过程几乎都要在无尘的环境中进行。
硅片的加工从一相对较脏的环境开始,最终在10级净空房内完成。
工艺过程综述硅片加工过程包括许多步骤。
所有的步骤概括为三个主要种类:能修正物理性能如尺寸、形状、平整度、或一些体材料的性能;能减少不期望的表面损伤的数量;或能消除表面沾污和颗粒。
硅片加工的主要的步骤如表1.1的典型流程所示。
工艺步骤的顺序是很重要的,因为这些步骤的决定能使硅片受到尽可能少的损伤并且可以减少硅片的沾污。
在以下的章节中,每一步骤都会得到详细介绍。
表1.1 硅片加工过程步骤1.切片2.激光标识3.倒角4.磨片5.腐蚀6.背损伤7.边缘镜面抛光8.预热清洗9.抵抗稳定——退火10.背封11.粘片12.抛光13.检查前清洗14.外观检查15.金属清洗16.擦片17.激光检查18.包装/货运切片(class 500k)硅片加工的介绍中,从单晶硅棒开始的第一个步骤就是切片。
这一步骤的关键是如何在将单晶硅棒加工成硅片时尽可能地降低损耗,也就是要求将单晶棒尽可能多地加工成有用的硅片。
为了尽量得到最好的硅片,硅片要求有最小量的翘曲和最少量的刀缝损耗。
切片过程定义了平整度可以基本上适合器件的制备。
切片过程中有两种主要方式——内圆切割和线切割。
这两种形式的切割方式被应用的原因是它们能将材料损失减少到最小,对硅片的损伤也最小,并且允许硅片的翘曲也是最小。
切片是一个相对较脏的过程,可以描述为一个研磨的过程,这一过程会产生大量的颗粒和大量的很浅表面损伤。
硅片切割完成后,所粘的碳板和用来粘碳板的粘结剂必须从硅片上清除。
在这清除和清洗过程中,很重要的一点就是保持硅片的顺序,因为这时它们还没有被标识区分。
激光标识(Class 500k)在晶棒被切割成一片片硅片之后,硅片会被用激光刻上标识。
一台高功率的激光打印机用来在硅片表面刻上标识。
硅片按从晶棒切割下的相同顺序进行编码,因而能知道硅片的正确位置。
这一编码应是统一的,用来识别硅片并知道它的来源。
编码能表明该硅片从哪一单晶棒的什么位置切割下来的。
保持这样的追溯是很重要的,因为单晶的整体特性会随着晶棒的一头到另一头而变化。
编号需刻的足够深,从而到最终硅片抛光完毕后仍能保持。
在硅片上刻下编码后,即使硅片有遗漏,也能追溯到原来位置,而且如果趋向明了,那么就可以采取正确的措施。
激光标识可以在硅片的正面也可在背面,尽管正面通常会被用到。
倒角当切片完成后,硅片有比较尖利的边缘,就需要进行倒角从而形成子弹式的光滑的边缘。
倒角后的硅片边缘有低的中心应力,因而使之更牢固。
这个硅片边缘的强化,能使之在以后的硅片加工过程中,降低硅片的碎裂程度。
图1.1举例说明了切片、激光标识和倒角的过程。
图1.1磨片(Class 500k)接下来的步骤是为了清除切片过程及激光标识时产生的不同损伤,这是磨片过程中要完成的。
在磨片时,硅片被放置在载体上,并围绕放置在一些磨盘上。
硅片的两侧都能与磨盘接触,从而使硅片的两侧能同时研磨到。
磨盘是铸铁制的,边缘锯齿状。
上磨盘上有一系列的洞,可让研磨砂分布在硅片上,并随磨片机运动。
磨片可将切片造成的严重损伤清除,只留下一些均衡的浅显的伤痕;磨片的第二个好处是经磨片之后,硅片非常平整,因为磨盘是极其平整的。
磨片过程主要是一个机械过程,磨盘压迫硅片表面的研磨砂。
研磨砂是由将氧化铝溶液延缓煅烧后形成的细小颗粒组成的,它能将硅的外层研磨去。
被研磨去的外层深度要比切片造成的损伤深度更深。
腐蚀(Class 100k)磨片之后,硅片表面还有一定量的均衡损伤,要将这些损伤去除,但尽可能低的引起附加的损伤。
比较有特色的就是用化学方法。
有两种基本腐蚀方法:碱腐蚀和酸腐蚀。
两种方法都被应用于溶解硅片表面的损伤部分。
背损伤(Class 100k)在硅片的背面进行机械损伤是为了形成金属吸杂中心。
当硅片达到一定温度时?,如Fe, Ni, Cr, Zn等会降低载流子寿命的金属原子就会在硅体内运动。
当这些原子在硅片背面遇到损伤点,它们就会被诱陷并本能地从内部移动到损伤点。
背损伤的引入典型的是通过冲击或磨损。
举例来说,冲击方法用喷砂法,磨损则用刷子在硅片表面磨擦。
其他一些损伤方法还有:淀积一层多晶硅和产生一化学生长层。
边缘抛光硅片边缘抛光的目的是为了去除在硅片边缘残留的腐蚀坑。
当硅片边缘变得光滑,硅片边缘的应力也会变得均匀。
应力的均匀分布,使硅片更坚固。
抛光后的边缘能将颗粒灰尘的吸附降到最低。
硅片边缘的抛光方法类似于硅片表面的抛光。
硅片由一真空吸头吸住,以一定角度在一旋转桶内旋转且不妨碍桶的垂直旋转。
该桶有一抛光衬垫并有砂浆流过,用一化学/机械抛光法将硅片边缘的腐蚀坑清除。
另一种方法是只对硅片边缘进行酸腐蚀。
图1.2举例说明了上述四个步骤:图1.2预热清洗(Class 1k)在硅片进入抵抗稳定前,需要清洁,将有机物及金属沾污清除,如果有金属残留在硅片表面,当进入抵抗稳定过程,温度升高时,会进入硅体内。
这里的清洗过程是将硅片浸没在能清除有机物和氧化物的清洗液(H2SO4+H2O2)中,许多金属会以氧化物形式溶解入化学清洗液中;然后,用氢氟酸(HF)将硅片表面的氧化层溶解以清除污物。
抵抗稳定——退火(Class 1k)硅片在CZ炉内高浓度的氧氛围里生长。
因为绝大部分的氧是惰性的,然而仍有少数的氧会形成小基团。
这些基团会扮演n-施主的角色,就会使硅片的电阻率测试不正确。
要防止这一问题的发生,硅片必须首先加热到650℃左右。
这一高的温度会使氧形成大的基团而不会影响电阻率。
然后对硅片进行急冷,以阻碍小的氧基团的形成。
这一过程可以有效的消除氧作为n-施主的特性,并使真正的电阻率稳定下来。
背封(Class 10k)对于重掺的硅片来说,会经过一个高温阶段,在硅片背面淀积一层薄膜,能阻止掺杂剂的向外扩散。
这一层就如同密封剂一样防止掺杂剂的逃逸。
通常有三种薄膜被用来作为背封材料:二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、多晶硅。
如果氧化物或氮化物用来背封,可以严格地认为是一密封剂,而如果采用多晶硅,除了主要作为密封剂外,还起到了外部吸杂作用。
图1.3举例说明了预热清洗、抵抗稳定和背封的步骤。
图1.3 预热清洗、阻抗稳定和背封示意图粘片(Class 10k)在硅片进入抛光之前,先要进行粘片。
粘片必须保证硅片能抛光平整。
有两种主要的粘片方式,即蜡粘片或模板粘片。
顾名思义,蜡粘片用一固体松香蜡与硅片粘合,并提供一个极其平的参考表面?。
这一表面为抛光提供了一个固体参考平面。
粘的蜡能防止当硅片在一侧面的载体下抛光时硅片的移动。
蜡粘片只对单面抛光的硅片有用。
另一方法就是模板粘片,有两种不同变异。
一种只适用于单面抛光,用这种方法,硅片被固定在一圆的模板上,再放置在软的衬垫上。
这一衬垫能提供足够的摩擦力因而在抛光时,硅片的边缘不会完全支撑到侧面载体,硅片就不是硬接触,而是“漂浮”在物体上。
当正面进行抛光时,单面的粘片保护了硅片的背面。
另一种方法适用于双面的抛光。
用这种方法,放置硅片的模板上下两侧都是敞开的,通常两面都敞开的模板称为载体。
这种方法可以允许在一台机器上进行抛光时,两面能同时进行,操作类似于磨片机。
硅片的两个抛光衬垫放置在相反的方向,这样硅片被推向一个方向的顶部时和相反方向的底部,产生的应力会相互抵消。
这就有利于防止硅片被推向坚硬的载体而导致硅片边缘遭到损坏。
?除了许多加载在硅片边缘负荷,当硅片随载体运转时,边缘不大可能会被损坏。
抛光(Class ≤1k)硅片抛光的目的是得到一非常光滑、平整、无任何损伤的硅表面。
抛光的过程类似于磨片的过程,只是过程的基础不同。
磨片时,硅片进行的是机械的研磨;而在抛光时,是一个化学/机械的过程。
这个在操作原理上的不同是造成抛光能比磨片得到更光滑表面的原因。
抛光时,用特制的抛光衬垫和特殊的抛光砂对硅片进行化学/机械抛光。
硅片抛光面是旋转的,在一定压力下,并经覆盖在衬垫上的研磨砂。
抛光砂由硅胶和一特殊的高pH值的化学试剂组成。
这种高pH的化学试剂能氧化硅片表面,又以机械方式用含有硅胶的抛光砂将氧化层从表面磨去。
硅片通常要经多步抛光。
第一步是粗抛,用较硬衬垫,抛光砂更易与之反应,而且比后面的抛光中用到的砂中有更多粗糙的硅胶颗粒。
第一步是为了清除腐蚀斑和一些机械损伤。
在接下来的抛光中,用软衬、含较少化学试剂和细的硅胶颗粒的抛光砂。
清除剩余损伤和薄雾的最终的抛光称为精抛。
粘片和抛光过程如图1.4所示:图1.4 粘片和抛光示意图检查前清洗(class 10)硅片抛光后,表面有大量的沾污物,绝大部分是来自于抛光过程的颗粒。
抛光过程是一个化学/机械过程,集中了大量的颗粒。
为了能对硅片进行检查,需进行清洗以除去大部分的颗粒。
通过这次清洗,硅片的清洁度仍不能满足客户的要求,但能对其进行检查了。
通常的清洗方法是在抛光后用RCA SC-1清洗液。
有时用SC-1清洗时,同时还用磁超声清洗能更为有效。
另一方法是先用H2SO4/H2O2,再用HF清洗。
相比之下,这种方法更能有效清除金属沾污。
检查经过抛光、清洗之后,就可以进行检查了。
在检查过程中,电阻率、翘曲度、总厚度超差和平整度等都要测试。
所有这些测量参数都要用无接触方法测试,因而抛光面才不会受到损伤。
在这点上,硅片必须最终满足客户的尺寸性能要求,否则就会被淘汰。
金属物去除清洗硅片检查完后,就要进行最终的清洗以清除剩余在硅片表面的所有颗粒。
主要的沾污物是检查前清洗后仍留在硅片表面的金属离子。
这些金属离子来自于各不同的用到金属与硅片接触的加工过程,如切片、磨片。
一些金属离子甚至来自于前面几个清洗过程中用到的化学试剂。
因此,最终的清洗主要是为了清除残留在硅片表面的金属离子。
这样做的原因是金属离子能导致少数载流子寿命,从而会使器件性能降低。
SC-1标准清洗液对清除金属离子不是很有效。
因此,要用不同的清洗液,如HCl,必须用到。
擦片在用HCl清洗完硅片后,可能还会在表面吸附一些颗粒。
一些制造商选择PVA制的刷子来清除这些残留颗粒。
在擦洗过程中,纯水或氨水(NH4OH)应流经硅片表面以带走沾附的颗粒。
用PVA擦片是清除颗粒的有效手段。
激光检查硅片的最终清洗完成后,就需要检查表面颗粒和表面缺陷。
激光检查仪能探测到表面的颗粒和缺陷。
因为激光是短波中高强度的波源。
激光在硅片表面反射。
如果表面没有任何问题,光打到硅片表面就会以相同角度反射。
然而,如果光打到颗粒上或打到粗糙的平面上,光就不会以相同角度反射。
反射的光会向各个方向传播并能在不同角度被探测到。