硅晶棒的生產(chǎn)

硅晶棒

用做硅電元件和硅光電池用的原材料是硅晶棒。他的生產(chǎn)包括：晶棒成長(zhǎng)〉晶棒裁切與檢測(cè)〉外徑研磨〉切片〉圓邊〉表層研磨〉蝕刻〉去疵〉拋光〉清洗〉檢驗(yàn)〉包裝。

一、晶棒成長(zhǎng)工序

1）融化

將塊狀的高純度復(fù)晶硅置于石英坩鍋內(nèi)，加熱到其熔點(diǎn)1420°C以上，使其完全融化。

2）頸部成長(zhǎng)

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(zhǎng)100至200毫米，以消除晶種內(nèi)的晶粒排列取向差異。

3）晶冠成長(zhǎng)

頸部成長(zhǎng)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(zhǎng)

不斷調(diào)整提升速度和融煉溫度，維持固定的晶棒直徑，只到晶棒長(zhǎng)度達(dá)到預(yù)定值。

5）尾部成長(zhǎng)

當(dāng)晶棒長(zhǎng)度達(dá)到預(yù)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(yīng)力造成排差和滑移等現(xiàn)象產(chǎn)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(cè)

將長(zhǎng)成的晶棒去掉直徑偏小的頭、尾部分，并對(duì)尺寸進(jìn)行檢測(cè)，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(zhǎng)過(guò)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(duì)外徑進(jìn)行修整、研磨，使其尺寸、形狀誤差均小于允許偏差。

四、切片

由于硅的硬度非常大，所以在本工序里，采用環(huán)狀、其內(nèi)徑邊緣鑲嵌有鉆石顆粒的薄片鋸片將晶棒切割成一片片薄片。

硅晶棒的五種工藝詳解

硅晶棒的切斷，滾磨，腐蝕，切片，倒角，研磨和化學(xué)腐蝕工藝介紹。

1、切斷

切斷的目的：沿著垂直于晶體生長(zhǎng)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(wú)用部分，將硅晶棒切成數(shù)段，同時(shí)，對(duì)硅棒切取樣片，檢測(cè)其電阻率，氧碳含量，晶體缺陷等相關(guān)質(zhì)量參數(shù)。

2、外圓滾磨

無(wú)論是采用直拉法或是區(qū)熔法生長(zhǎng)的硅單晶棒，一般是按＜100 ＞或＜111 ＞晶向生長(zhǎng)的。通過(guò)滾磨加工，使其表面整形達(dá)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、表面腐蝕

為了去除磨削加工過(guò)程中的表面機(jī)械損傷和沾污，有利于后道工序的加工，就要對(duì)其表面進(jìn)行化學(xué)腐蝕處理。

4、硅切片

把單晶棒切成一定厚度的薄晶片，以便對(duì)其主要參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

5、硅片倒角

其目的是消除硅片邊緣表面由于切割而產(chǎn)生的棱角，毛刺，崩邊，裂縫或其他缺陷和各種邊緣污染，倒角后，可以降低硅片邊緣表面的粗糙度，增加硅片邊緣表面的機(jī)械強(qiáng)度，減少表面沾污。

6、雙面研磨和表面磨削

為了去除上道工序的表面機(jī)械應(yīng)力損傷層和雜質(zhì)污染，并使硅片具有一定的幾何尺寸精度的平坦表面。

7、硅片的化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕可以消除機(jī)械應(yīng)力損傷層和雜質(zhì)污染。 對(duì)于大直徑硅單晶片，一般都采用酸腐蝕工藝。