单晶多晶硅片生产工艺流程详解
在【技术应用】单晶、多晶硅片生产工艺流程详解(上)中,笔者介绍了单晶和多晶硅片工艺流程的前半部分,概述了一些工艺流程和概念,以及术语的相关知识。而本文则是从切片工艺开始了解,到磨片和吸杂,看硅片如何蜕变。
切片
切片综述
当单晶硅棒送至硅片生产区域时,晶棒已经过了头尾切除、滚磨、参考面磨制的过程,直接粘上碳板,再与切块粘接就能进行切片加工了。
为了能切割下单个的硅片,晶棒必须以某种方式进行切割。切片过程有一些要求:能按晶体的一特定的方向进行切割;切割面尽可能平整;引入硅片的损伤尽可能的少;材料的损失尽量少。
碳板
软的材料再到硬的材料,可能会引起硅片碎裂。
这里有一些选择环氧类型参考:强度、移动性和污染程度。粘接碳板与晶棒的环氧应有足够强的粘度,才能支持硅片直到整根晶棒切割完成,因此,它必须能很容易地从硅片上移走,只有最小量的污染。
刀片
当从晶棒上切割下硅片时,期望切面平整、损伤小、沿特定方向切割并且损失的材料尽量小。有一个速度快、安全可靠、经济的切割方法是很值得的。
在半导体企业,两种通常被应用的方法是环型切割和线切割。环型切割通常是指内圆切割,是将晶棒切割为硅片的最广泛采用的方法。
内圆切割
内圆切割,切割的位置在刀片的表面。刀片
是由不锈钢制成的大而薄的圆环。刀片的内侧边缘镀有带钻石颗粒的镍层。这一钻石-镍的镀层提供了用来切割晶棒的表面,对于150mm的硅片,每刀用时3分钟。
内圆刀片的构成和厚度
对一典型的内圆刀片,其中心部位由约0.005英寸的不锈钢制成,镍-钻石涂层是不锈钢刀片边缘两侧约0.003英寸。内圆刀片的内侧边缘总厚度约为0.0125英寸。这样,材料损失厚度略大于刀片的最厚度,大概在0.013英寸左右。
镍-钻石涂层的厚度是内圆刀片的一个重要参数。很明显,这一厚度越小,刀片损失也就越少。但是,如果涂层太薄的话,刀片切下的路径太窄,刀片可能会有更大潜在可能冲击边缘,如果刀片发生任何偏差而撞击到边缘,硅片就会受到损伤,在接下来的步骤中就需要去除更多的材料。因此,有一个最适宜的镍-钻石涂层能得到最低的材料损失。