300mm硅单晶及抛光片标准
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抛光等级对照表
Polish Grade Comparision
Ra是在取样长度内轮廓偏距绝对值的算术平均值
Rmax是在取样长度内最大峰高与最大谷深的高度差
Rmax和Ra没有直接关系,统计上两者间的关系大概是Rmax = 4Ra
μin是半导体方面的单位与1μm=39.37μin
倒三角是日本的粗糙度,一个三角是是1.6, 两个三角就是3。
2
国标新旧标准对照:
表面光洁度14级=Ra 0。
012
表面光洁度13级=Ra 0。
025
表面光洁度12级=Ra 0。
050
表面光洁度11级=Ra 0.1
表面光洁度10级=Ra 0。
2
表面光洁度9级=Ra 0.4
表面光洁度8级=Ra 0。
8
表面光洁度7级=Ra 1。
6
表面光洁度6级=Ra 3。
2
表面光洁度5级=Ra 6.3
表面光洁度4级=Ra 12.5
表面光洁度3级=Ra 25
表面光洁度2级=Ra 50
表面光洁度1级=Ra 100
以上表面粗糙度单位均为μm,即微米。
硅片的检测1:硅片表面光滑洁净2:TV:220±20um 。
3:几何尺寸:边长:125±0.5mm;对角150±0.5mm、148±0.5mm、165±0.5mm;边长:103±0.5mm、对角:135±0.5mm;边长:150±0.5mm、156±0.5mm、对角:203±0.5mm、200±0.5mm、。
同心度:任意两个弧的弦长之差≤1mm垂直度:任意两边的夹角:90°±0.3二、合格品一级品:垂直度:任意两边的夹角:90°±0.5二级品:1:表面有少许污渍、线痕。
凹痕、轻微崩边。
2:220±30um ≤TV≤220±40um。
3:凹痕:硅片表面凹痕之和≤30um4:崩边范围:崩边口不是三角形,崩边口长度≤1mm ,深度≤0.5mm 5:几何尺寸:边长:125±0.52mm;对角150±0.52mm、148±0.52mm、165±0.52mm;边长:103±0.52mm、对角:135±0.52mm;边长:150±0.52mm、156±0.52mm、对角:203±0.52mm、200±0.52mm、。
同心度:任意两个弧的弦长之差≤1.5mm垂直度:任意两边的夹角:90°±0.8三级品:1:表面有油污但硅片颜色不发黑,有线痕和硅洛现象。
2:220±40um ≤TV≤220±60um。
3:硅落:整张硅片边缘硅晶脱落部分硅晶脱落。
三、不合格品严重线痕、厚薄片:TV>220±60um。
崩边片:有缺陷但可以改¢103的硅片气孔片:硅片中间有气孔外形片:切方滚圆未能磨出的硅片。
倒角片(同心度):任意两个弧的弦长之差>1.5mm菱形片:(垂直度):任意两边的夹角>90°±0.8凹痕片:硅片两面凹痕之和>30um脏片:硅片表面有严重污渍且发黄发黑尺寸偏差片:几何尺寸超过二级片的范围。
单晶硅抛光片的物理性能参数同硅单晶技术参数厚度(T) 200-1200um总厚度变化(TTV)<10um弯曲度(BOW)<35um翘曲度(WARP)<35um单晶硅抛光片的表面质量:正面要求无划道、无蚀坑、无雾、无区域沾污、无崩边、无裂缝、无凹坑、无沟、无小丘、无刀痕等。
背面要求无区域沾污、无崩边、无裂缝、无刀痕。
(2)加工工艺知识多晶硅加工成单晶硅棒:多晶硅长晶法即长成单晶硅棒法有二种:CZ(Czochralski)法FZ(Float-Zone Technique)法目前超过98%的电子元件材料全部使用单晶硅。
其中用CZ法占了约85%,其他部份则是由浮融法FZ生长法。
CZ法生长出的单晶硅,用在生产低功率的集成电路元件。
而FZ法生长出的单晶硅则主要用在高功率的电子元件。
CZ法所以比FZ法更普遍被半导体工业采用,主要在于它的高氧含量提供了晶片强化的优点。
另外一个原因是CZ法比FZ法更容易生产出大尺寸的单晶硅棒。
目前国内主要采用CZ法CZ法主要设备:CZ生长炉CZ法生长炉的组成元件可分成四部分(1)炉体:包括石英坩埚,石墨坩埚,加热及绝热元件,炉壁(2)晶棒及坩埚拉升旋转机构:包括籽晶夹头,吊线及拉升旋转元件(3)气氛压力控制:包括气体流量控制,真空系统及压力控制阀(4)控制系统:包括侦测感应器及电脑控制系统加工工艺:加料→熔化→缩颈生长→放肩生长→等径生长→尾部生长(1)加料:将多晶硅原料及杂质放入石英坩埚内,杂质的种类依电阻的N或P型而定。
杂质种类有硼,磷,锑,砷。
(2)熔化:加完多晶硅原料于石英埚内后,长晶炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氩气使之维持一定压力范围内,然后打开石墨加热器电源,加热至熔化温度(1420℃)以上,将多晶硅原料熔化。
(3)缩颈生长:当硅熔体的温度稳定之后,将籽晶慢慢浸入硅熔体中。
由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力,会使籽晶产生位错,这些位错必须利用缩劲生长使之消失掉。
缩颈生长是将籽晶快速向上提升,使长出的籽晶的直径缩小到一定大小(4-6mm)由于位错线与生长轴成一个交角,只要缩颈够长,位错便能长出晶体表面,产生零位错的晶体。
单晶硅抛光片的物理性能参数同硅单晶技术参数新闻来源:中国太阳能电池资讯网作者:未知日期:2006-6-1 9:26:00 点击数:269厚度(T)200-1200um总厚度变化(TTV)<10um弯曲度(BOW)<35um翘曲度(W ARP)<35um单晶硅抛光片的表面质量:正面要求无划道、无蚀坑、无雾、无区域沾污、无崩边、无裂缝、无凹坑、无沟、无小丘、无刀痕等。
背面要求无区域沾污、无崩边、无裂缝、无刀痕。
(2)加工工艺知识多晶硅加工成单晶硅棒:多晶硅长晶法即长成单晶硅棒法有二种:CZ(Czochralski)法FZ(Float-Zone Technique)法目前超过98%的电子元件材料全部使用单晶硅。
其中用CZ法占了约85%,其他部份则是由浮融法FZ生长法。
CZ法生长出的单晶硅,用在生产低功率的集成电路元件。
而FZ 法生长出的单晶硅则主要用在高功率的电子元件。
CZ法所以比FZ法更普遍被半导体工业采用,主要在于它的高氧含量提供了晶片强化的优点。
另外一个原因是CZ法比FZ法更容易生产出大尺寸的单晶硅棒。
目前国内主要采用CZ法CZ法主要设备:CZ生长炉CZ法生长炉的组成元件可分成四部分(1)炉体:包括石英坩埚,石墨坩埚,加热及绝热元件,炉壁(2)晶棒及坩埚拉升旋转机构:包括籽晶夹头,吊线及拉升旋转元件(3)气氛压力控制:包括气体流量控制,真空系统及压力控制阀(4)控制系统:包括侦测感应器及电脑控制系统加工工艺:加料→熔化→缩颈生长→放肩生长→等径生长→尾部生长(1)加料:将多晶硅原料及杂质放入石英坩埚内,杂质的种类依电阻的N或P型而定。
杂质种类有硼,磷,锑,砷。
(2)熔化:加完多晶硅原料于石英埚内后,长晶炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氩气使之维持一定压力范围内,然后打开石墨加热器电源,加热至熔化温度(1420℃)以上,将多晶硅原料熔化。
(3)缩颈生长:当硅熔体的温度稳定之后,将籽晶慢慢浸入硅熔体中。
单晶硅片的技术标准1 范围本要求规定了单晶硅片的分类、技术要求、包装以及检验规范等本要求适用于单晶硅片的采购及其检验。
2 规范性引用文件ASTM F42-02 半导体材料导电率类型的测试方法ASTM F26 半导体材料晶向测试方法F84 直线四探针法测量硅片电阻率的试验方法ASTM F1391-93 太阳能硅晶体碳含量的标准测试方法ASTM F121-83 太阳能硅晶体氧含量的标准测试方法ASTM F 1535 用非接触测量微波反射所致光电导性衰减测定载流子复合寿命的实验方法3 术语和定义TV :硅片中心点的厚度,是指一批硅片的厚度分布情况;TTV :总厚度误差,是指一片硅片的最厚和最薄的误差(标准测量是取硅片5点厚度:边缘上下左右6mn处4点和中心点);位错:晶体中由于原子错配引起的具有伯格斯矢量的一种线缺陷;位错密度:单位体积内位错线的总长度(cm/cm3),通常以晶体某晶面单位面积上位错蚀坑的数目来表示;崩边:晶片边缘或表面未贯穿晶片的局部缺损区域,当崩边在晶片边缘产生时,其尺寸由径向深度和周边弦长给出;裂纹、裂痕:延伸到晶片表面,可能贯穿,也可能不贯穿整个晶片厚度的解理或裂痕;四角同心度:单晶硅片四个角与标准规格尺寸相比较的差值。
密集型线痕:每1cm上可视线痕的条数超过5条4分类单晶硅片的等级有A级品和B级品,规格为:125’ 1251 (mm)125’ 125 H (mm)156’ 156(mm。
5技术要求外观见附录表格中检验要求。
外形尺寸方片TV为200士20 um,测试点为中心点;方片TTV小于30um,测试点为边缘6mn处4点、中心1点;硅片TTV以五点测量法为准,同一片硅片厚度变化应小于其标称厚度的15%相邻C段的垂直度:90°士;其他尺寸要求见表1。
表1单晶硅片尺寸要求图1硅单晶片尺寸示意图材料性质导电类型:硅片电阻率:见下表;硅片少子寿命:见下表(此寿命为2mmf羊片钝化后的少子寿命);晶向:表面晶向<100>+/°;位错密度w 3000pcs/cm2;氧碳含量:氧含量w 20ppma碳含量w。
300mm硅片技术发展现状与趋势 周旗钢(有研半导体材料股份有限公司,北京100088)摘要:综合评述了300 mm硅材料在晶体生长、硅片成形、表面质量控制、衬底优化以及表征等方面的研究现状和发展趋势,特别是国内在300mm硅技术研究中所获得的一些成果。
关键词:硅材料;300mm硅片;单晶硅生长技术1前言 半个世纪以来,半导体产业发展迅猛,这主要有赖于两个因素:一个是加工尺寸不断变细,提高集成度,降低器件单位成本;另一个是硅衬底尺寸不断变大,增加硅片单位面积可获得芯片的数量。
而且两个因素互相影响,互相促进发展。
加工尺寸不断变细,带动衬底材料质量不断得到改善,衬底材料的不断改善反过来又不断促进了加工尺寸变细的实现。
集成电路技术发展遵从摩尔定律,工艺线宽越来越细,并开始进入纳米时代。
当前,国际主流生产技术为0.25~0.35µm,先进生产技术为0.13~0.10µm,90nm技术已开始投入小批量生产,并研究成功65nm技术。
按照国际半导体产业发展路线图预测[1],2010年将采用45纳米技术,2016年和2018年将分别发展到22nm和18nm。
半导体硅衬底材料也正从200mm迈向300mm直径。
130nm以下的集成电路将主要使用300mm 直径的硅片,目前它的制备技术正日渐完善,以适应纳米集成电路的严格要求。
2 硅单晶的生长技术 从200mm到300mm,硅片直径增加1.5倍,晶体的重量将近似于直径的2次方增长,也就是增长大约3倍,故200mm直径硅晶锭的典型荷重为90kg,而为了获得同样多的合格硅片数量300mm 直径的硅晶锭的荷重一般达200~300kg。
晶体重量的大幅度增加,一方面要求有更大的坩埚装料和更庞大且昂贵的专门设备,从而大大增加了成本;另一方面,也使熔体流动、热量和质量传输、缺陷的形成和迁移等更为复杂,给300mm 硅单晶的生长带来了很大的困难。
另外,晶锭的提拉和搬运也成了重要问题。
好亚光伏能源有限公司文件编号:Q09-PZ-01单晶硅片检验标准.版本号:A/1 页码:第1页共4页生效日期:2009-7-15一、目的为明确产品质量要求,加强产品质量管控,使公司单晶生产成品执行的检测工作有据可依,特制定本标准。
二、适用范围适用于线切割后太阳能级单晶硅片的品质检验。
三、主要内容1、检测环境要求:温度18~28℃,湿度不大于60%。
2、硅片分类原则:项目内容A符合《硅单晶切割片企业内控标准》的硅片B物理参数合格,但外观存在:线痕、崩边、边缘、色差、外圆未磨光、尺寸不良(边长、对角线)、倒角差、厚度异常、TTV异常,且符合下表-B级品判定标准C物理参数合格,但外观存在:线痕、崩边、尺寸不良(边长、对角线)、应力、花片、污片、倒角差、厚度异常、TTV异常,且符合下表-C级品判定标准不合格品物理性能不合格或缺角、缺口、亮点、穿孔;备注:电阻率按照0.5~1Ω.cm,1~3Ω.cm,3~6Ω.cm单独包装入库2、判定标准(见下表):批准审核编制修改履历页码内容状态备注受控好亚光伏能源有限公司文件编号:Q09-PZ-01 单晶硅片检验标准版本号:A/1页码:第2页 共4页生效日期:2009-7-15内容 项目检测标准A等外品不合格品备注BC厚度T 及 厚度偏差TV 总厚度变化TTV WARP :① 180u m ±20 u m ; ② 200 u m ±20 u m ③ TTV ≤30um ; ④warp ≤50um① 180u m ±25 u m ; ② 200 u m ±25u m ③ TTV ≤40 u m ④ warp ≤50um① 180u m ±25 u m ; ② 200 u m ±25u m ③ TTV ≤40 u m ④ warp ≤50um其中厚度T 为硅片中心点厚度,TV 为一批硅片中心点厚度偏差,TTV 同一张硅片厚度最大值减去最小值,warp 为硅片的翘曲度。
0I CS企业标准硅单晶XXX有限公司发布前言本标准修改采用了Ibis Technology《美国Ibis公司硅单晶产品样本》,其他技术要求执行了GB/T 12962-2005标准。
编写格式按GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准结构和编写》标准修订。
本标准于XXX 首次发布。
硅单晶1 范围本标准规定了硅单晶的产品术语、要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、贮存。
本标准适用于直拉法制备的硅单晶。
产品主要用于制作太阳能电池及其组件。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T1550 非本征半导体材料导电类型测试方法GB/T1551 硅锗单晶电阻率测定直流二探针法GB/T1552 硅锗单晶电阻率测定直排四探针法GB/T1553 硅和锗体内少数载流子寿命测定光电导衰减法GB/T1554 硅晶体完整性化学择优腐蚀检验方法GB/T1555 半导体单晶晶向测定方法GB/T1557 硅晶体中间隙氧含量的红外吸收测量方法GB/T1558 硅中代位碳原子含量红外吸收测量方法GB/T11073 硅片径向电阻率变化的测量方法GB/T12964 硅单晶抛光片GB/T13387 电子材料晶片参考面长度测量方法GB/T14140 (所有部分)硅片直径测量方法GB/T14143 300μm-900μm硅片间隙氧含量红外吸收测量方法GB/T14844 半导体材料牌号表示方法Ibis Technology 美国Ibis公司硅单晶产品样本3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1 径向电阻率变化晶片中心点与偏离中心的某一点或若干对称分布的设定点(典型设定点是晶片半径的1/2处或靠近晶片边缘处)的电阻率之间的差值。
这种电阻率的差值可以表示为中心值的百分数。
又称径向电阻率剃度。