硅晶棒
用做硅电元件和硅光电池用的原材料是硅晶棒。他的生产包括:晶棒成长〉晶棒裁切与检测〉外径研磨〉切片〉圆边〉表层研磨〉蚀刻〉去疵〉抛光〉清洗〉检验〉包装。
一、晶棒成长工序
1)融化
将块状的高纯度复晶硅置于石英坩锅内,加热到其熔点1420°C以上,使其完全融化。
2)颈部成长
待硅融浆的温度稳定之后,将晶种慢慢插入其中,接着将晶种慢慢往上提升,使其直径缩小到一定尺寸,维持此直径并拉长100至200毫米,以消除晶种内的晶粒排列取向差异。
3)晶冠成长
颈部成长完成后,慢慢降低提升速度和温度,使颈部直径逐渐加大到所需尺寸(如5、6、8、12吋等)。
4)晶体成长
不断调整提升速度和融炼温度,维持固定的晶棒直径,只到晶棒长度达到预定值。
5)尾部成长
当晶棒长度达到预定值后再逐渐加快提升速度并提高融炼温度,使晶棒直径逐渐变小,以避免因热应力造成排差和滑移等现象产生,最终使晶棒与液面完全分离。到此即得到一根完整的晶棒。
二、晶棒裁切与检测
将长成的晶棒去掉直径偏小的头、尾部分,并对尺寸进行检测,以决定下步加工的工艺参数。
三、外径研磨
由于在晶棒成长过程中,其外径尺寸和圆度均有一定偏差,其外园柱面也凹凸不平,所以必须对外径进行修整、研磨,使其尺寸、形状误差均小于允许偏差。
四、切片
由于硅的硬度非常大,所以在本工序里,采用环状、其内径边缘镶嵌有钻石颗粒的薄片锯片将晶棒切割成一片片薄片。
硅晶棒的五种工艺详解
硅晶棒的切断,滚磨,腐蚀,切片,倒角,研磨和化学腐蚀工艺介绍。
1、切断
切断的目的:沿着垂直于晶体生长的方向,切除硅棒的头(硅单晶的籽晶和放肩部分),尾部以及外形尺寸小于规格要求的无用部分,将硅晶棒切成数段,同时,对硅棒切取样片,检测其电阻率,氧碳含量,晶体缺陷等相关质量参数。
2、外圆滚磨
无论是采用直拉法或是区熔法生长的硅单晶棒,一般是按<100 >或<111 >晶向生长的。通过滚磨加工,使其表面整形达到基本的直径和直径公差要求,并确定其定位面的位置及其基本尺寸。
3、表面腐蚀
为了去除磨削加工过程中的表面机械损伤和沾污,有利于后道工序的加工,就要对其表面进行化学腐蚀处理。
4、硅切片
把单晶棒切成一定厚度的薄晶片,以便对其主要参数进行检测。
5、硅片倒角
其目的是消除硅片边缘表面由于切割而产生的棱角,毛刺,崩边,裂缝或其他缺陷和各种边缘污染,倒角后,可以降低硅片边缘表面的粗糙度,增加硅片边缘表面的机械强度,减少表面沾污。
6、双面研磨和表面磨削
为了去除上道工序的表面机械应力损伤层和杂质污染,并使硅片具有一定的几何尺寸精度的平坦表面。
7、硅片的化学腐蚀
化学腐蚀可以消除机械应力损伤层和杂质污染。 对于大直径硅单晶片,一般都采用酸腐蚀工艺。
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