CN107599196A - 一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺，具体来说是一种<111>型单晶硅以特定晶向作为切割方向的多线切割工艺。本切割工艺先通过X射线定向仪确定<111>型单晶硅径向的[1‑10]、[‑110]、[01‑1]、[0‑11]、[10‑1]及[‑110]六个晶向位置，然后在粘棒过程中，通过旋转单晶棒，使得其中任意一个晶向垂直于粘棒托进行粘接，切割时，切割线即能沿着该晶向方向进行切割。切割线径0.12mm，切割线张力20N，送线速度100m/min。采取本工艺，可以有效减小单晶硅片WARP，相比任意方向切割而言，沿以上六个晶向方向切割单晶硅片WARP能够减小4‑8μm，提升市场竞争力。

Description

一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺

技术领域

本发明涉及单晶硅片的生产方法，特别是涉及一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺，具体来说是一种<111>型单晶硅以特定晶向作为切割方向的多线切割工艺。

背景技术

半导体和光电产业的飞速发展要求单晶硅片向大直径和小厚度方向发展, 对硅片的全局平面度和微观表面质量的要求也越来越高。切片是把单晶硅由硅棒变成硅片的一个重要工序, 切片产生的WARP（翘曲度）在后续加工过程中很难改善，并最终影响成品的几何参数。多线切割技术以其材料损耗小、面形精度好等优点, 目前正成为单晶硅等硬脆材料切片的主流发展方向。

线锯切割硅片时，切割线的切入方向与被切的硅片表面平行，与硅棒进给方向相反。硅棒在进行粘棒前，可以通过旋转或者移动，使得切割线沿一个确定的晶面及晶向进行切割，从而确定切割线的切入方向。线切过程中形成的半圆形沟槽可以分割成许多平行于切割线的小平面。由于单晶硅材料的各向异性，这些离散的平行于切割线的小平面均代表不同的晶面，具有不同的弹性模量、硬度和断裂韧性值, 在锯切时会表现出不同的性质，因此切割线切入方向的选择将会影响硅片WARP等几何参数。

发明内容

本发明的目的是提供一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺。通过研究不同切入方向切割单晶硅片WARP，最终确定合适的切入方向，达到降低硅切片WARP的目的。

本发明采取的技术方案是：一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺，其特征在于：其工艺步骤如下：

步骤一、<111>型单晶硅棒经滚磨后，采用X射线定向仪确定单晶硅棒径向的[1-10]、[-110]、[01-1]、[0-11]、[10-1]及[-110]六个晶向位置，并做标记；

步骤二、在粘棒过程中，通过旋转单晶棒，使得六个晶向中任意一个晶向方向垂直于粘棒托进行粘接；

步骤三、将粘接好后的单晶棒用多线切割机切割，切割线径0.12mm，切割线张力20N，送线速度100m/min。

本发明的优点及效果：采取本工艺，可以使<111>型单晶两侧晶面及晶向关于切割线对称，即单晶硅两侧弹性模量、硬度和断裂韧性值关于切割线对称，使得切割线两侧材料去除率一致，即切割线不发生偏移，硅片表面平整，从而有效减小<111>型单晶硅片WARP，相比任意方向切割而言，沿以上六个晶向方向切割单晶硅片WARP能够减小4-8μm，为下一道工序提供更好的产品质量，以提升市场竞争力。

附图说明

图1为采用本发明切割的<111>型硅单晶表面晶向示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例：下面对5英寸切割厚度为580μm的<111>型单晶硅定晶向切割工艺过程进行详细描述，每次切割两颗：

1、将经滚磨后的<111>型单晶硅棒采用X射线定向仪确定单晶硅棒径向的[1-10]、[-110]、[01-1]、[0-11]、[10-1]及[-110]六个晶向位置（如图1所示），并做标记。

2、在粘棒过程中，通过旋转单晶棒，使得六个晶向中任意一个晶向方向垂直于粘棒托进行粘接。

3、将粘好后的单晶棒用多线切割机切割，切割工艺参数表1、表2所示。

表1 实验棒切割工艺参数

切割线径/mm	单晶直径/mm	送线速度/m/min	切割厚度/μm	切割线张力/N
					0.12	125	100	580	20

表2 实验棒切割速度参数

切割位置/mm	切割速度/μm/min	切割位置/mm	切割速度/μm/min
				0	350	58	210
6	350	79	210
				18	320	85	220
24	290	94	225
				30	260	100	230
37	245	106	235
				46	230	112	235
52	220	125	235

4、切割后，硅片经脱胶、清洗、甩干，送至检验工序进行检验。

技术效果检测：将上述沿{1-10}晶向族切割后的硅片与任意其他晶向切割后的硅片对比，共5组，结果如表3、表4所示。采取本工艺，可以有效减小单晶硅片WARP，相比任意方向切割而言，沿以上六个晶向方向切割单晶硅片WARP能够减小4-8μm。

表3 沿（1-10）晶向切割后硅片WARP

表4 沿其他晶向切割后硅片WARP

该检测结果表明：以[1-10]、[-110]、[01-1]、[0-11]、[10-1]及[-110]六个晶向作为切割方向对<111>型单晶硅切割，能够有效改善单晶硅片WARP，采用本工艺能够实现<111>型单晶硅切割量产。

Claims (1)

1.一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺，其特征在于：其工艺步骤如下：

步骤一、<111>型单晶硅棒经滚磨后，采用X射线定向仪确定单晶硅棒径向的[1-10]、[-110]、[01-1]、[0-11]、[10-1]及[-110]六个晶向位置，并做标记；

步骤二、在粘棒过程中，通过旋转单晶棒，使得六个晶向中任意一个晶向方向垂直于粘棒托进行粘接；

步骤三、将粘接好后的单晶棒用多线切割机切割，切割线径0.12mm，切割线张力20N，送线速度100m/min。