硅片加工
《硅片加工技术》课件
技术发展的未来展望
新材料的应用
绿色制造的推广
随着新材料技术的发展，未来硅片加 工将更多地应用新材料，以提高硅片 的性能和加工效率。
未来硅片加工将更加注重绿色制造， 通过环保技术的推广和应用，降低生 产过程中的环境污染，实现可持续发 展。
智能化技术的应用
智能化技术将在硅片加工中发挥越来 越重要的作用，如人工智能、大数据 和云计算等，以提高加工过程的自动 化和智能化水平。
05
硅片加工技术的发展趋势 与挑战
技术发展趋势
03
高效化
自动化
精细化
随着对硅片加工效率要求的提高，高效化 的加工技术成为发展趋势。例如，采用更 先进的切割设备和工艺，提高切割速度和 硅片质量。
自动化技术广泛应用于硅片加工过程，包 括自动上下料、自动检测和自动控制等， 以提高生产效率和加工精度。
随着集成电路的发展，硅片加工的精细化 程度不断提高，需要更精确的加工设备和 工艺。
《硅片加工技术》ppt课件
目录
• 硅片加工技术概述 • 硅片加工技术原理 • 硅片加工设备与工具 • 硅片加工技术的应用 • 硅片加工技术的发展趋势与挑战 • 硅片加工技术案例分析
01
硅片加工技术概述
硅片加工的定义与重要性
01
硅片加工的定义
02
硅片加工的重要性
硅片加工是指将硅材料通过一系列的物理和化学处理，加工成具有特 定形状和规格的硅片的过程。
以提高硅片的加工效率，降低生产成本。
案例二：硅片研磨与抛光技术的优化
总结词
硅片研磨与抛光技术的优化是提高硅片表面 质量和光学性能的关键。
详细描述
通过对硅片研磨与抛光技术的优化，可以有 效地降低硅片表面的粗糙度，提高硅片的光 学性能。这种技术可以应用于太阳能电池、 集成电路和微电子器件等领域。通过采用先 进的研磨和抛光设备，选用合适的磨料和抛 光液，优化工艺参数等方式，可以实现硅片 表面的超光滑加工。
硅片加工的介绍
背损伤（Class 100k）
在硅片的背面进行机械损伤是为了形成金属吸杂中心。当硅片达到一定温度时?，如Fe, Ni, Cr, Zn等会降低载流子寿命的金属原子就会在硅体内运动。当这些原子在硅片背面遇到损伤点，它们就会被诱陷并本能地从内部移动到损伤点。背损伤的引入典型的是通过冲击或磨损。举例来说，冲击方法用喷砂法，磨损则用刷子在硅片表面磨擦。其他一些损伤方法还有：淀积一层多晶硅和产生一化学生长层。
金属物去除清洗
硅片检查完后，就要进行最终的清洗以清除剩余在硅片表面的所有颗粒。主要的沾污物是检查前清洗后仍留在硅片表面的金属离子。这些金属离子来自于各不同的用到金属与硅片接触的加工过程，如切片、磨片。一些金属离子甚至来自于前面几个清洗过程中用到的化学试剂。因此，最终的清洗主要是为了清除残留在硅片表面的金属离子。这样做的原因是金属离子能导致少数载流子寿命，从而会使器件性能降低。SC-1标准清洗液对清除金属离子不是很有效。因此，要用不同的清洗液，如HCl，必须用到。
图1.5 检查前清洗、外观检查、金属离子去除清洗、擦片、激光检查和包装/货运示意图
硅片制备阶段的问题
在硅片的制造过程中，涉及到许多参数。而且这些参数中有许多会因最终硅片目标不同而发生变化。对硅片来说，有一些参数始终是很重要的，如平整度、缺陷、沾污等。在下面的章节中将详细讨论。
图1.3举例说明了预热清洗、抵抗稳定和背封的步骤。
图1.3 预热清洗、阻抗稳定和背封示意图
粘片（Class 10k）在硅片进入抛光之前，先要进行粘片。粘片必须保证硅片能抛光平整。有两种主要的粘片方式，即蜡粘片或模板粘片。
顾名思义，蜡粘片用一固体松香蜡与硅片粘合，并提供一个极其平的参考表面？。这一表面为抛光提供了一个固体参考平面。粘的蜡能防止当硅片在一侧面的载体下抛光时硅片的移动。蜡粘片只对单面抛光的硅片有用。
硅片加工各工序作用表
一、硅片生产主要制造流程如下：切片→倒角→磨片→磨检→CP→CVD→ML→最终洗净→终检→仓入二、硅片生产制造流程作业1.硅棒粘接：用粘接剂对硅棒和碳板进行粘接，以利于牢固的固定在切割机上和方位角的确定。
2.切片(Slice)：主要利用内圆切割机或线切割机进行切割，以获得达到其加工要求的厚度，X、Y方向角，曲翘度的薄硅片。
3.面方位测定：利用X射线光机对所加工出的硅片或线切割前要加工的硅棒测定其X、Y方位角，以保证所加工的硅片的X、Y方位角符合产品加工要求。
4.倒角前清洗：主要利用热碱溶液和超声波对已切成的硅片进行表面清洗，以去除硅片表面的粘接剂、有机物和硅粉等。
5.倒角(BV)：利用不同的砥石形状和粒度来加工出符合加工要求的倒角幅值、倒角角度等，以减少后续加工过程中可能产生的崩边、晶格缺陷、处延生长和涂胶工艺中所造成的表面层的厚度不均匀分布。
6.厚度分类：为后续的磨片加工工艺提供厚度相对均匀的硅片分类，防止磨片中的厚度不均匀所造成的碎片等。
7.磨片(Lapping):去除切片过程中所产生的切痕和表面损伤层，同时获得厚度均匀一致的硅片。
8.磨片清洗：去除磨片过程中硅片表面的研磨剂等。
9.磨片检查：钠光灯下检查由于前段工艺所造成的各类失效模式，如裂纹、划伤、倒角不良等。
10.ADE测量：测量硅片的厚度、曲翘度、TTV、TIR、FPD等。
11.激光刻字：按照客户要求对硅片进行刻字。
12.研磨最终清洗：去除硅片表面的有机物和颗粒。
13.扩大镜检查：查看倒角有无不良和其它不良模式。
14.CP前洗：去除硅片表面的有机物和颗粒。
15.CP(Chemical Polishing):采用HNO3+HF+CH3COOH溶液腐蚀去除31um厚度，可有效去除表面损伤层和提高表面光泽度。
16.CP后洗：用碱和酸分别去除有机物和金属离子。
17.CP检查：在荧光灯和聚光灯下检查表面有无缺陷和洗污，以及电阻率、PN判定和厚度的测量分类。
光伏硅片工艺流程
光伏硅片工艺流程
光伏硅片的工艺流程包括以下步骤：
多晶相关工序：将原生硅料以及循环硅料在铸锭炉内生产成为多晶硅锭。
多晶开方：把粘在操作台上的硅锭制成符合检测要求的硅块，开方包括单晶棒及多晶锭的粘接、加工、清洗、称重、检测等。
切磨工序：把已开方的多晶硅块通过去头尾及平面、倒角、滚圆等操作加工成符合各项检测要求的硅块和准方棒。
粘胶工序：把硅块用粘胶剂粘结到工件板上，为线切工序做准备。
砂浆工序：用碳化硅微粉和悬浮液按一定比例混合而成，是决定硅片切割质量的重要因素之一，浆料区域的主要工作就是为线切机配置及更换砂浆。
线切工序：用多线切割机将硅棒或硅块切割成符合要求的硅片，线切割是由导轮带动细钢线高速运转，由钢线带动砂浆形成研磨的切割方式。
清洗工序：将线切工序生产的硅片进行脱胶、清洗掉硅片表面的砂浆，包括三项工作内容，预清洗、插片、超声波清洗。
以上就是光伏硅片的工艺流程，仅供参考。
光伏硅片的工艺流程举例如下：
原料准备：光伏硅片的主要原料是硅，通常使用单晶硅或多晶硅。
这些硅原料需要经过精炼和纯化处理，以确保硅片的质量和纯度。
晶体生长：在光伏硅片制作的第一步，硅原料被熔化成液态，并通过特定的方法进行晶体生长。
单晶硅的晶体生长通常采用Czochralski法或区域熔化法，而多晶硅则采用溶液凝固法。
切割：晶体生长后，硅块需要被切割成薄片，即光伏硅片。
切割通常使用钻石线锯或切割盘进行，以保证切割的精度和平整度。
以上只是部分举例，光伏硅片的工艺流程还包括表面制绒、等离子刻蚀、镀减反射膜、丝网印刷等步骤。
这些步骤都是为了提高光伏电池的光电转换效率，确保光伏电池的性能和质量。
硅片制造技术过程成本及难点
硅片制造技术过程成本及难点首先，硅片制造技术的过程包括：原料准备、晶圆生长、切割、抛光和检测等环节。
其中，原料准备是指从矿物中提取高纯度硅原料，然后通过冶炼、精炼等工艺，制备出适合硅片生长的硅材料。
晶圆生长是指将硅材料通过CZ法、FZ法或EFG法等技术，在高温高压条件下生长成大面积的硅单晶，形成硅片的基材。
切割是指将生长好的硅单晶切割成具有标准尺寸的圆片，通常使用划片机或线锯机进行加工。
抛光是指对切割好的硅圆片进行平整化处理，去除表面的缺陷和纹理，使硅片表面光洁度达到要求。
最后，检测是对硅片进行质量检验，包括对尺寸、平整度、杂质含量等进行测量，以确保硅片符合要求。
硅片制造技术的成本较高，主要原因是硅材料本身的制备和晶圆生长都需要耗费大量的能源和资源。
首先，原料准备阶段需要投入大量的电力和燃料来完成冶炼和精炼过程，这些能源消耗会直接转化为制造成本。
其次，晶圆生长阶段需要建造高温高压设备，并且控制好温度和气氛，这需要大量的能源和设备投资。
再者，切割和抛光过程也需要耗费能源和使用昂贵的刀具和磨料，不仅增加了成本，还会产生大量的废料和排放物，对环境造成一定的影响。
此外，检测过程也需要投入昂贵的仪器设备和专业人员，进一步增加了成本。
与成本相对应的是硅片制造技术的难点。
首先，硅材料的制备过程需要高纯度的硅原料和精密的冶炼和精炼技术，以确保硅层中杂质的含量达到几十亿分之一的级别，这对生产工艺和设备要求非常高。
其次，在晶圆生长过程中，需要准确控制温度、压力和气氛等参数，以避免晶体中形成缺陷和纹理，这需要高级的控制技术和设备。
另外，对硅片的切割和抛光过程也要求高精度的设备和工艺，以确保硅片的尺寸和表面质量符合要求。
此外，随着硅片尺寸的不断增大和先进工艺的发展，对硅片的质量要求也越来越高，因此检测技术和方法也需要不断改进和创新。
综上所述，硅片制造技术的成本和难点是相关领域亟待解决的问题。
解决这些问题对于推动半导体产业的发展和提升技术水平具有重要意义。
硅片生产流程
硅片生产流程小组成员：吴国栋徐浩王汉杰王超简介硅片的准备过程从硅单晶棒开始，到清洁的抛光片结束，以能够在绝好的环境中使用。
期间，从一单晶硅棒到加工成数片能满足特殊要求的硅片要经过很多流程和清洗步骤。
除了有许多工艺步骤之外，整个过程几乎都要在无尘的环境中进行。
硅片的加工从一相对较脏的环境开始，最终在10级净空房内完成。
工艺过程综述硅片加工过程包括许多步骤。
所有的步骤概括为三个主要种类：能修正物理性能如尺寸、形状、平整度、或一些体材料的性能；能减少不期望的表面损伤的数量；或能消除表面沾污和颗粒。
硅片加工的主要的步骤如表1.1的典型流程所示。
工艺步骤的顺序是很重要的，因为这些步骤的决定能使硅片受到尽可能少的损伤并且可以减少硅片的沾污。
在以下的章节中，每一步骤都会得到详细介绍。
硅片加工过程步骤1. 切片2. 激光标识3. 倒角4. 磨片5. 腐蚀6. 背损伤7. 边缘镜面抛光8. 预热清洗9. 抵抗稳定——退火10. 背封11. 粘片12. 抛光13. 检查前清洗14. 外观检查15. 金属清洗16. 擦片17. 激光检查18. 包装/货运切片（class 500k）硅片加工的介绍中，从单晶硅棒开始的第一个步骤就是切片。
这一步骤的关键是如何在将单晶硅棒加工成硅片时尽可能地降低损耗，也就是要求将单晶棒尽可能多地加工成有用的硅片。
为了尽量得到最好的硅片，硅片要求有最小量的翘曲和最少量的刀缝损耗。
切片过程定义了平整度可以基本上适合器件的制备。
切片过程中有两种主要方式——内圆切割和线切割。
这两种形式的切割方式被应用的原因是它们能将材料损失减少到最小，对硅片的损伤也最小，并且允许硅片的翘曲也是最小。
切片是一个相对较脏的过程，可以描述为一个研磨的过程，这一过程会产生大量的颗粒和大量的很浅表面损伤。
硅片切割完成后，所粘的碳板和用来粘碳板的粘结剂必须从硅片上清除。
在这清除和清洗过程中，很重要的一点就是保持硅片的顺序，因为这时它们还没有被标识区分。
《硅片加工技术》课件
抛光材料
使用抛光布、抛光液和磨 料等材料，根据抛光阶段 进行选择和更换。
抛光工艺
控制抛光压力、转速和抛 光时间等工艺参数，确保 抛光效果和硅片质量。
硅片清洗
清洗目的
去除硅片表面的污垢、杂 质和残留物，确保硅片的 清洁度和质量。
清洗方法
采用超声波清洗、化学浸 泡和喷淋等方式进行清洗 。
清洗流程
包括预清洗、主清洗和后 清洗等步骤，确保硅片表 面的彻底清洁。
硅片研磨
研磨目的
去除硅片表面的切割痕迹和损伤 层，提高硅片的平整度和光泽度
。
研磨材料
选用不同粒度的研磨石和研磨液， 根据研磨阶段进行选择和更换。
研磨工艺
控制研磨压力、转速和研磨时间等 工艺参数，确保研磨效果和硅片质 量。
硅片抛光
01
02
03
抛光目的
进一步平滑硅片表面，减 小表面粗糙度，提高光学 性能。
硅片加工是指将硅材料通过一系 列的物理和化学处理，加工成具 有特定形状和规格的硅片的过程 。
硅片加工的重要性
硅片作为光伏、半导体等高科技 产业的基础材料，其加工技术的 不断发展和进步对于推动相关产 业的发展和进步具有重要意义。
硅片加工技术的发展历程
硅片加工技术的起源
20世纪中叶，随着晶体管的发明和集成电路的兴起，硅片加工技术开始起步。
绿色环保与可持续发展
随着环保意识的提高，硅片加工技术将更加注重绿色环保 和可持续发展，减少对环境的负面影响，实现可持续发展 。
2023-2026
END
THANKS
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REPORTING
。
尺寸测量
使用测量工具对硅片的 尺寸进行精确测量，确
硅片加工技术
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降低硅片加工成本的挑战与解决方案
挑战
随着硅片尺寸的增大，加工难度和成 本也随之增加。
解决方案
采用先进的加工设备和工艺，如多线 切割、连续抛光等，以提高加工效率 和降低单位成本。
挑战
高能耗和高物耗对成本的影响。
解决方案
采用节能减排技术和资源回收利用技 术，如高效电机、循环水系统等，以 降低能耗和物耗成本。
抛光效率有很大影响。
清洗工艺
01
清洗工艺是硅片加工中的重要环节，其目的是去除硅片表面的 污垢和杂质，确保硅片的清洁度和质量。
02
清洗工艺通常采用多种清洗方法和清洗剂，包括酸洗、碱洗、
超声波清洗等。
清洗工艺中的清洗设备和清洗环境对硅片表面的清洗效果和清
03
洗效率有很大影响。
04 硅片加工技术的挑战与解 决方案
特点
硅片加工技术具有高精度、高效 率、低成本等优点，广泛应用于 微电子、光电子、太阳能等领域 。
硅片加工技术的发展历程
01
02
03
早期硅片加工技术
采用手工研磨、抛光等传 统方法，加工精度和效率 较低。
现代硅片加工技术
采用化学机械抛光、外延 生长、离子注入等先进工 艺，提高了加工精度和效 率。
未来硅片加工技术
硅片加工技术
contents
目录
• 硅片加工技术概述 • 硅片加工技术流程 • 硅片加工技术中的关键工艺 • 硅片加工技术的挑战与解决方案 • 硅片加工技术的发展趋势与未来展望
01 硅片加工技术概述
硅片加工技术的定义与特点
定义
硅片加工技术是指通过一系列工 艺流程，将硅材料加工成具有特 定形状、尺寸和性能的硅片的技 术。
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硅片加工技术
1. 硅的主要性质：原子序数：14、现对原子质量：08.28、晶体结构：金刚石结构、熔点：℃1420、颜色：银白色。
2.
硅片按生产工艺分为：切割片、研磨片、化腐片和抛光片。
3.
硅片加工第一道工序：定向、滚磨开方。
4.
滚磨开方的设备：单晶切方滚磨机、带锯、线锯。
5.
硅单晶主参考面方位的确定方法：光图定向法和晶棱连线法。
6.
硅单晶定向切割可分为：多线切割和内圆切割。
7.
硅片的研磨方式有：单面研磨和双面研磨。
8.
硅片抛光的方法分为：机械抛光、化学抛光、化学机械抛光、最常用的方法是化学机械抛光。
9.
吸附分为：化学吸附和物理吸附。
10.
环境洁净度等级标准：美国联邦标准。
11.
硅片表面污染类型：有机杂质玷污、颗粒类杂质玷污和金属杂质玷污。
12.
化学试剂按纯度分为：优级纯、分析纯、化学纯。
13.
超声波清洗系统的组成：超声波电源、清洗槽和换能器。
14.
纯水制备系统的组成：预处理系统、初级处理系统和精处理系统。
15.
硅片电学参数：导电类型、电阻率、电阻率变化及电阻率条纹。
16. 硅晶体两种切割工艺比较：
内圆切割：内圆刀片、一片一片切割、刀缝m 350280μ→、品种变换简单方便、灵活，风险低、效率低、原料损耗高、硅片体型变大、加工参数一致性差。
线切割：钢丝切割线、整锭同时切割、线缝m 220180μ→、效率高、原料损耗小、硅片体型变小、加工参数一致性好、风险高。
17. 硅单晶内圆切割与多线切割的工艺过程：
内圆切割：
送清洗冲洗与去胶上机切割定向与校对粘结准备工作→→→→→。
多线切割：
送清洗冲洗去胶上机切割系统调整粘结定向准备工作→→→→→→。
18. 磨削液的作用：冷却、排渣、润滑、防锈。
19. 研磨工艺过程：
送清洗研磨设置修盘配置研磨液硅片厚度分选→→→→→。
20. 研磨前为什么要进行厚度分选？
答：经切割的硅片厚度较分散，为使研磨后的硅片厚度较一致，并且总厚度变化TTV 小，需要对切割后的硅片进行厚度分选，将厚度一致的硅片放在同盘进行研磨。
21. 硅边缘倒角的目的、形状、工艺过程。
答：硅片倒角的目的为了有效的释放内部应力、以减少后续的加工损伤；
倒角形状：圆弧形、梯形；
工艺过程：结束工作自动磨削校准调整准备工作→→→。
22. 硅片热处理的作用、范围、工艺条件、步骤。
答：
作用：
◆ 消除氧的施主效应；
◆ 释放应力；
范围：直拉非重掺硅片；
工艺条件：
◆ 温度：℃650左右；
◆ 时间：min 4030→。
步骤：结束工作出炉恒温入炉装片准备工作→→→→→。
23. 硅片化学减薄的作用与意义、方法、工艺过程
答：
作用与意义：
◆ 使硅片表面洁净；
◆ 提高抛光效率；
◆ 消除硅片内应力；
方法：酸腐蚀、碱腐蚀；
工艺过程：送检冲洗甩干化学腐蚀硅片厚度分选准备工作→→→→。
24. 抛光布垫技术要求、作用及存放。
答：
技术要求：
质地柔软；
吸水量大；
耐磨、耐化学腐蚀。
作用：存储及运输抛光液；
存放：
环境要求：
环境温度：℃2410→；
相对湿度：%50左右；
洁净等级：10000级。
平放存储；
避免过期存放而变质失效。
25. 硅片抛光方式，工艺过程。
答：
方式：碱性二氧化硅抛光；
工艺过程：结束工作取片精抛粗抛粘片厚度分选抛前准备→→→→→→。
26. 碱性二氧化硅抛光方法与原理。
答：
◆ 碱对硅的腐蚀反应；
◆ 胶粒见的吸附作用；
◆ 抛光衬垫与硅片的机械摩擦作用；
◆ 碱的络合作用。
27. 抛光速率的影响因素。
答：
抛光压力：在其他条件不变时，随着压力的提高，抛光速率也随之上升，但在实际生产中，当压力到达临界点时，若继续提高压力，抛光效率不但不会弄上升，反而会下降。
抛光温度：温度越高，化学反应速率越快，抛光速率越高；
PH 值：抛光速率与PH 值成指数函数关系，提高PH 值，可以加快硅片与抛光液的化学反应速率，提高抛光速率；
硅片晶体结构：不同型号、不同晶向及不同电阻率的硅片，其面密度及原子、结合力都不同，因此抛光过程中的化学腐蚀速率有所不同；
摩擦力：μρ=f ，μ为摩擦系数，ρ为抛光压力。
28. 抛光前为什么要进行厚度分选？
答：为了保证抛光后硅片的几何特性，需进行厚度分选，然后分档装片加工。
29. 硅片切割片、研磨片、抛光片清洗过程。
答：
切割片：结束工作甩干超声波清洗去除胶粘结剂和石墨准备过程→→→→。
研磨片：结束工作甩干超声波清洗浸泡粗洗准备工作→→→H →→F 。
抛光片：结束工作送检（二）清洗送检（一）
去蜡准备工作→→→→→。
30. 硅片检验的内容、方法、意义。
答：
内容：电学参数、结晶学参数、几何参数和表面洁净度参数；
方法：接触式和非接触式；
意义：预防，把关。
31. 硅片检验的环境条件：
答：
环境温度：℃℃523±
相对湿度：%65≤
电源：V V 10220±和V V 20380±，Z H 50交流电；
环境洁净度：10000100→级
光源：
高强度狭束光源：离光源mm 100处光照度ux l 216；
大面积散射光源：检测面上光照度为lux 630430→。
32. 当你领到一批硅片时，应如何实施研磨。
答：倒角。