12章硅材料的加工.ppt

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。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。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。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。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。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。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。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。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20μm以下。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40μm以内。12.5倒角（圆边）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。12.6研磨切割出的晶片技术参数较差，表面的损伤层较厚，达不到用以制作抛光片和一些元件制作的要求，必须通过研磨来改善晶片的技术参数和消除切片的刀痕及损伤层。较常用双面研磨机。研磨机的组成：两个反向旋转地上下研磨盘；整个置于上下磨盘之间用以承载晶片的载具；用以供给研磨浆料的设备

1.上下研磨盘用球状石墨铸铁制成，140~280HB（布式硬度），粒径20~50μm，密度为12080颗/.石墨的颗粒粒度随纵深而增大，密度则减小。之所以选用球状石墨铸铁是因为它具有合适的硬度和耐磨性。太软，浆料会嵌入磨盘内，造成晶片划伤；太硬，浆料颗粒挤向晶片，造成晶片损伤。研磨盘上具有一些垂直交错的沟槽。可使研磨浆料分布均匀，也能及时排出磨屑和磨浆。上磨盘的沟槽细而密是为了减少晶片与研磨盘之间的吸附作用，利于研磨结束晶片的取出。

研磨操作：

主要控制磨盘速度与施加于磨盘上的压力。初始阶段，有小慢慢增加，使浆料均匀散开，有利于去除镜片上的突出点。若压力太大力量集中在突出点晶片易破裂。稳定状态。结束阶段压力慢慢降低。修整:一、用铸铁修整盘对上下磨盘同时进行修整，形状与载具相同。二、上下磨盘直接相互研磨12.7腐蚀若需抛光加工就需要对研磨片进行腐蚀处理。通常采用化学腐蚀。分为酸腐蚀和碱腐蚀两种。酸腐蚀：等方向性腐蚀，腐蚀液由不同比例的硝酸、氢氟酸及缓冲液配制而成。硝酸是氧化作用，氢氟酸是溶解二氧化硅，体积比为5:1。缓冲液