试论硅材料的加工ppt课件.ppt

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1、第12章硅材料的加工外径滚磨磨定位标志切片倒角切头去尾单晶生长研磨腐蚀热处理背面损伤抛光清洗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。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

2、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。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。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

3、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。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。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

4、，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。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、修整刀片刀片上的

5、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300

6、mm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。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。6.多线

7、切割机可以加工直径200mm以上的晶体，而内圆切割只能加工直径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。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

8、）TTV是指晶圆最大与最