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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