CN113119331B - 通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法,属于单晶硅切片技术领域。方法通过保持拉制单晶硅晶棒所用的成品籽晶的<111>晶向的偏离度为1.5°±0.5°改善单晶硅切片warp值及warp分布。在掏籽晶过程中,使得所制备的成品籽晶的<111>晶向具有一个1.5°±0.5°的偏离角,用该成品籽晶拉制的单晶硅晶棒在切片过程中,能够保持晶棒的旋转角的变化范围在±5°之间,摆角在1.5°附近,从而保证了多线切割过程中,切入点的旋转角的稳定,进而显著降低硅片的warp值,显著降低批次间的warp值波动,且有利于改善硅片的面方位精度。
Description
技术领域
本发明属于单晶硅切片技术领域,具体涉及一种通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法。
背景技术
多线切割具有高效、低成本以及能很好地适应单晶硅棒直径越来越大的特点,在硅片加工中得到了广泛的应用,已经成为硅片加工中最重要的手段。切片过程中,需要控制硅片的warp、TTV、BOW以及局部平坦度等重要参数,传统的多线切割方式获得的切片warp值较大,且批次间warp值波动较大。
定切割位置晶向的多线切割方式有利于改善单晶硅切片的warp值,如专利号为201711037057.9的中国发明专利公开了一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺,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]、[-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结,切割时,切割线即能沿着该晶向方向进行切割。通过上述方法,能够减小单晶硅切片warp值约4-8μm。
然而,由于在单晶拉制的过程中,存在晶向偏离,导致在多线切割时,刀片可能从任意旋转角处切入,虽然一定程度地降低了硅片warp值,但warp值不稳地,多批次硅片的warp值波动较大,且硅片的面方位精度无法得到有效保证。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法,以解决现有技术中存在的多线切割单晶硅晶棒,warp值不稳地,多批次硅片的warp值波动较大,且硅片的面方位精度无法得到有效保证的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法,保持拉制单晶硅晶棒所用的成品籽晶的<111>晶向的偏离度为1.5°±0.5°。
优选地,所述通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法,包括以下步骤:
a.在掏籽晶用晶锭径向的[1-10]晶向上,滚磨加工第一参考面;
b.将掏籽晶用晶锭固定,利用X射线定向仪,确定掏籽晶用晶锭的<111>晶向;
c.将掏籽晶用晶锭的<111>晶向向距离其最近的右手边的棱线偏离1.5°±0.5°;
d.完成掏籽晶工序,获得半成品籽晶;
e.在半成品籽晶的[1-10]晶向上,标识半成品籽晶Notch位置;
f.测量半成品籽晶的<111>晶向的偏离度,并判断偏离度是否满足要求;
g.如偏离度满足要求,则对半成品籽晶进行加工,制备成品籽晶;
h.利用所述成品籽晶,拉制单晶硅晶棒;
i.在单晶硅晶棒上标识出籽晶的Notch位置;
j.在单晶硅晶棒[1-10]晶向上,滚磨加工第二参考面;
k.单晶硅晶棒分段,制备待切片晶锭,并在待切片晶锭尾部标识棱线位置和籽晶的Notch位置;
l.待切片晶锭定向,接着,并采用多线切割方式进行切片。
优选地,步骤a中,首先在掏籽晶用晶锭的尾部标识出三条位于<211>晶向上的棱线,根据三条位于<211>晶向上的棱线,确定[1-10]晶向位置,滚磨加工第一参考面。
优选地,步骤c中,将掏籽晶用晶锭的<111>晶向向距离其最近的右手边的位于<211>晶向上的棱线偏离1.5°。
优选地,步骤g中,如偏离度不满足要求,则重复步骤a-f,重新制备半成品籽晶。
优选地,步骤g中,所述“对半成品籽晶进行加工”包括:
g1.打磨倒角,加工半成品籽晶Notch位置;
g2.对半成品籽晶进行清洗;
g3.对半成品籽晶进行酸洗抛光;
g4.对半成品籽晶进行尺寸检验。
由上述技术方案可知,本发明提供了一种通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法,其有益效果是:通过保持拉制单晶硅晶棒所用的成品籽晶的<111>晶向的偏离度为1.5°±0.5°,也就是说,在掏籽晶过程中,使得所制备的成品籽晶的<111>晶向具有一个1.5°±0.5°的偏离角,用该成品籽晶拉制的单晶硅晶棒在切片过程中,能够保持晶棒的旋转角的变化范围在±5°之间,摆角在1.5°附近,从而保证了多线切割过程中,切入点的旋转角的稳定,进而显著降低硅片的warp值,显著降低批次间的warp值波动,且有利于改善硅片的面方位精度。
附图说明
图1是改善后,同一批次硅片的warp值分布曲线。
图2是改善后,多批次硅片的warp值波动箱线图。
图3是改善前后,多批次硅片warp值波动箱线图对比。
具体实施方式
以下结合本发明的附图,对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
一种通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法,保持拉制单晶硅晶棒所用的成品籽晶的<111>晶向的偏离度为1.5°±0.5°。也就是说,在掏籽晶过程中,使得所制备的成品籽晶的<111>晶向具有一个1.5°±0.5°的偏离角,用该成品籽晶拉制的单晶硅晶棒在切片过程中,能够保持晶棒的旋转角在±5°之间,摆角在1.5°附近,从而保证了多线切割过程中,切入点的旋转角的稳定,进而显著降低硅片的warp值,显著降低批次间的warp值波动,且有利于改善硅片的面方位精度。
请参看图1,具体地,包括以下步骤:
a.在掏籽晶用晶锭径向的[1-10]晶向上,滚磨加工第一参考面。
可通过以下方法确认掏籽晶用晶锭径向的[1-10]晶向:
首先在掏籽晶用晶锭的尾部标识出三条位于<211>晶向上的棱线,根据三条位于<211>晶向上的棱线,确定[1-10]晶向位置,滚磨加工第一参考面。
b.将掏籽晶用晶锭固定,利用X射线定向仪,确定掏籽晶用晶锭的<111>晶向。
c.将掏籽晶用晶锭的<111>晶向向距离其最近的右手边的棱线偏离1.5°±0.5°。作为优选,将掏籽晶用晶锭的<111>晶向向距离其最近的右手边的位于<211>晶向上的棱线偏离1.5°。
d.完成掏籽晶工序,获得半成品籽晶。
步骤a-d的目的在于制备一个晶向偏离度约为1.5°±0.5°的偏晶向籽晶,用于在拉晶过程中,控制单晶硅晶棒的晶向偏离度。
e.在半成品籽晶的[1-10]晶向上,标识半成品籽晶Notch位置。
f.测量半成品籽晶的<111>晶向的偏离度,并判断偏离度是否满足要求。
g.如偏离度满足要求,则对半成品籽晶进行加工,制备成品籽晶。
步骤e-g用于对符合晶向偏离度要求的半成品籽晶进行加工,形成成品籽晶,加工过程包括但不限于:
g1.打磨倒角,加工半成品籽晶Notch位置;
g2.对半成品籽晶进行清洗;
g3.对半成品籽晶进行酸洗抛光;
g4.对半成品籽晶进行尺寸检验。
如半成品籽晶的晶向偏离度不满足要求,则重复步骤a-f,重新制备半成品籽晶。
h.利用所述成品籽晶,拉制单晶硅晶棒。
由于成品籽晶具有一个1.5°±0.5°的晶向偏离,所以拉制的单晶硅晶棒的晶棒的晶向偏离度得到一定的补偿修正。
i.在单晶硅晶棒上标识出籽晶的Notch位置。
j.在单晶硅晶棒[1-10]晶向上,滚磨加工第二参考面。
k.单晶硅晶棒分段,制备待切片晶锭,并在待切片晶锭尾部标识棱线位置和籽晶的Notch位置。
l.待切片晶锭定向,接着,并采用多线切割方式进行切片。
步骤i-l实现了对由偏晶向籽晶拉制形成的单晶硅晶棒的后处理,及切片过程。由于预制的成品籽晶具有1.5±0.5°的晶向偏离,故而,在对晶锭切片时,仅仅需要对晶锭进行小角度的旋转、摆动,即可使得晶锭的<110>晶向与切割面垂直,且切入点的旋转角相对固定。切片过程中,能够保持晶棒的旋转角的变化范围在±5°之间,摆角在1.5°附近,从而保证了多线切割过程中,切入点的旋转角的稳定,进而显著降低硅片的warp值,显著降低批次间的warp值波动,且有利于改善硅片的面方位精度。
请参看图2,一实施例中,制备成品籽晶时,将掏籽晶用晶锭的<111>晶向向距离其最近的右手边的位于<211>晶向上的棱线偏离1.5°,并采用所制备的偏晶向的成品籽晶进行拉晶作业,得到单晶硅晶棒。对单晶硅晶棒进行分段,制备晶锭,并对晶锭进行多线切割,制备硅片。
经检测,在进行多线切割时,晶锭的旋转角为0.23°,摆角为-1.78°。多线切割所得硅片的warp值集中分布在5μm附近,最大值不超过10μm,显著的降低了同一批次硅片的warp值。
请参看表1,一实施例中,采用如上述实施例所示的方法生产单晶硅晶棒,并对晶锭进行多线切割,统计多线切割前的的晶锭的旋转角、摆角,可以看出,晶锭的旋转角集中分布在-5°-5°之间,摆角绝对值在1.3°-1.8°之间,很好的控制了切割时晶锭的旋转角和摆角,从而有效控制了所得硅片的warp值波动,提高硅片合格率。请一并参看图2与图3,多批次切割所得的硅片的warp值平均分布在5-9μm之间,平均值为6μm左右,相比传统方法显著改善。可见,通过本发明的方法,显著降低了批次间的warp值分布。
表1多个批次晶锭在多线切割时的旋转角和摆角分布
批次 | 摆角 | 旋转角 |
1 | -1.74 | 0.97 |
2 | -1.66 | -2.36 |
3 | 1.44 | 1.60 |
4 | 1.32 | 0.65 |
5 | -1.82 | -2.32 |
6 | -1.78 | 0.03 |
7 | -1.88 | 3.21 |
8 | -1.835 | 1.21 |
9 | -1.36 | -1.65 |
10 | -1.42 | 1.86 |
同时,采用传统的工艺方法,在降低硅片warp值的同时,必将面临着硅片面方位精度不可控的问题。通过本发明提供的方法对多晶硅晶棒进行多线切割时,不仅可以降低硅片warp值,且能够将硅片的面方位精度控制在0.1°以内,进一步提高硅片的合格率。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (3)
1.一种通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法,其特征在于,保持拉制单晶硅晶棒所用的成品籽晶的<111>晶向的偏离度为1.5°±0.5°;
包括以下步骤:
a. 在掏籽晶用晶锭径向的[1-10]晶向上,滚磨加工第一参考面;
b. 将掏籽晶用晶锭固定,利用X射线定向仪,确定掏籽晶用晶锭的<111>晶向;
c. 将掏籽晶用晶锭的<111>晶向向距离其最近的右手边的棱线偏离1.5°±0.5°;
d. 完成掏籽晶工序,获得半成品籽晶;
e. 在半成品籽晶的[1-10]晶向上,标识半成品籽晶Notch位置;
f. 测量半成品籽晶的<111>晶向的偏离度,并判断偏离度是否满足要求;
g. 如偏离度满足要求,则对半成品籽晶进行加工,制备成品籽晶;
h. 利用所述成品籽晶,拉制单晶硅晶棒;
i. 在单晶硅晶棒上标识出籽晶的Notch位置;
j. 在单晶硅晶棒[1-10]晶向上,滚磨加工第二参考面;
k. 单晶硅晶棒分段,制备待切片晶锭,并在待切片晶锭尾部标识棱线位置和籽晶的Notch位置;
l. 待切片晶锭定向,接着,并采用多线切割方式进行切片;在对晶锭切片时,对晶锭进行-5°-5°的旋转、摆动1.3°-1.8°,即可使得晶锭的<110>晶向与切割面垂直,进而显著降低硅片的warp值;
步骤a中,首先在掏籽晶用晶锭的尾部标识出三条位于<211>晶向上的棱线,根据三条位于<211>晶向上的棱线,确定[1-10]晶向位置,滚磨加工第一参考面;
步骤c中,将掏籽晶用晶锭的<111>晶向向距离其最近的右手边的位于<211>晶向上的棱线偏离1.5°。
2.如权利要求1所述的通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法,其特征在于,步骤g中,如偏离度不满足要求,则重复步骤a-f,重新制备半成品籽晶。
3.如权利要求1所述的通过改善<111>晶棒晶向偏离角改善硅片warp的方法,其特征在于,步骤g中,所述“对半成品籽晶进行加工”包括:
g1. 打磨倒角,加工半成品籽晶Notch位置;
g2. 对半成品籽晶进行清洗;
g3. 对半成品籽晶进行酸洗抛光;
g4. 对半成品籽晶进行尺寸检验。
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