硅晶棒的生產一般主要包括幾個工序:晶棒成長、晶棒裁切與檢測、外徑研磨。以下是一種生產方式所涉及到的工序細節(jié):
一、晶棒成長工序
1)融化
將塊狀的高純度復晶硅置于石英坩鍋內,加熱到其熔點1420°C以上,使其完全融化。
2)頸部成長
待硅融漿的溫度穩(wěn)定之后,將晶種慢慢插入其中,接著將晶種慢慢往上提升,使其直徑縮小到一定尺寸,維持此直徑并拉長100至200毫米,以消除晶種內的晶粒排列取向差異。
3)晶冠成長
頸部成長完成后,慢慢降低提升速度和溫度,使頸部直徑逐漸加大到所需尺寸(如5、6、8、12吋等)。
4)晶體成長
不斷調整提升速度和融煉溫度,維持固定的晶棒直徑,只到晶棒長度達到預定值。
5)尾部成長
當晶棒長度達到預定值后再逐漸加快提升速度并提高融煉溫度,使晶棒直徑逐漸變小,以避免因熱應力造成排差和滑移等現(xiàn)象產生,最終使晶棒與液面完全分離。到此即得到一根完整的晶棒。
二、晶棒裁切與檢測
將長成的晶棒去掉直徑偏小的頭、尾部分,并對尺寸進行檢測,以決定下步加工的工藝參數(shù)。
三、外徑研磨
由于在晶棒成長過程中,其外徑尺寸和圓度均有一定偏差,其外園柱面也凹凸不平,所以必須對外徑進行修整、研磨,使其尺寸、形狀誤差均小于允許偏差。
硅晶棒的五種工藝詳解
硅晶棒的切斷,滾磨,腐蝕工藝介紹。
1、切斷
切斷的目的:沿著垂直于晶體生長的方向,切除硅棒的頭(硅單晶的籽晶和放肩部分),尾部以及外形尺寸小于規(guī)格要求的無用部分,將硅晶棒切成數(shù)段,同時,對硅棒切取樣片,檢測其電阻率,氧碳含量,晶體缺陷等相關質量參數(shù)。
2、滾磨
無論是采用直拉法或是區(qū)熔法生長的硅單晶棒,一般是按<100 >或<111 >晶向生長的。通過滾磨加工,使其表面整形達到基本的直徑和直徑公差要求,并確定其定位面的位置及其基本尺寸。
3、腐蝕
為了去除磨削加工過程中的表面機械損傷和沾污,有利于后道工序的加工,就要對其表面進行化學腐蝕處理。
一份來自瓦克化學的、申請?zhí)枮镃N201110424941.4(授權公告號:CN102555087B)的發(fā)明專利,介紹了一種細硅棒的方法。
截圖自瓦克化學在中國國家知識產權局網站上的專利文件
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