CN113696358A - 一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法 - Google Patents

一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113696358A
CN113696358A CN202110986962.9A CN202110986962A CN113696358A CN 113696358 A CN113696358 A CN 113696358A CN 202110986962 A CN202110986962 A CN 202110986962A CN 113696358 A CN113696358 A CN 113696358A
Authority
CN
China
Prior art keywords
single crystal
crystal orientation
deviation
crystal silicon
resin plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110986962.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113696358B (zh
Inventor
李兴鹏
曹榛
苏江涛
张翠芸
师伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xi'an Zhongjing Semiconductor Material Co ltd
Original Assignee
Xi'an Zhongjing Semiconductor Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xi'an Zhongjing Semiconductor Material Co ltd filed Critical Xi'an Zhongjing Semiconductor Material Co ltd
Priority to CN202110986962.9A priority Critical patent/CN113696358B/zh
Publication of CN113696358A publication Critical patent/CN113696358A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113696358B publication Critical patent/CN113696358B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，包括利用X射线晶体衍射仪测试待测单晶硅棒的晶向值，计算待测单晶硅棒晶向偏离度，确定偏移方向和计算偏离距离，进行多线切割。利用多线切割将一定长度的单晶硅棒切割成硅片厚度一致，晶向偏离度一致的若干硅片，解决了预先截取切块定向后切割，操作不方便，切割效率低，精准度低，材料损耗大等问题，大大提高了生产效率，提高晶向偏离精准度。

Description

一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法
技术领域
本发明属于半导体晶体切割技术领域，具体涉及一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法。
背景技术
由于单晶硅具有一种独特的各向异性性质，因此在单晶的制造、外延生长、器件制造、管芯划片等方面产生影响，但各种半导体器件对晶体晶向偏离度的要求不同，不同要求的晶体晶向偏离度可在半导体性能，光学性能，电磁学性能以及机械性能等方面表现出一定的优越性。
晶向偏离度是晶体方向偏离晶轴时，其偏离的角度称为晶向偏离度。由于晶向偏离度可能会对后续的外延等工序产生影响，因此对晶向偏离度提出了更加严格的要求。单晶硅片生产过程中，单晶硅棒的晶向测试虽然也采用X射线晶体定向仪法，但无法进一步准确控制切割后的每片单晶硅的晶向偏离度，且需要提前预估大体晶向方向，逐步切割出所需晶面，精准度低，对于一定长度晶体偏离度定向切割效率低，且切割后的每一块薄片晶向偏离度差异大。
发明内容
本发明的目的是提供一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，解决了现有晶体偏离定向切割时精准度低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，打开X射线晶体定向仪，校准机台；
步骤2，采用标准样品，测试标准样品已知晶向值，待晶向峰值强度微安表达到峰值，进行复位，机台校准完成，标准样品标定方向的晶向值，记为β；
步骤3，将单晶硅棒的两端面分别标记为W端和T端；
步骤4，将单晶硅棒的W端置于X射线晶体定向仪的纵向支架上，测试单晶硅棒的W端，当测出一个方向的点值在一定角度时，标记为A点，然后经过单晶硅棒端面圆心O，做出一条直径，此直径另一端标记为C点，再做出与直径AC垂直的直线BD；
步骤5，再将单晶硅棒的W端置于X射线晶体定向仪的纵向支架上，分别测出A、B、C、D四点所在方向的晶向峰值，并在单晶硅棒的W端面记录晶向峰值；
步骤6，选择直径
Figure BDA0003231022610000021
或
Figure BDA0003231022610000022
方向为多线切割进给方向，选择直径
Figure BDA0003231022610000023
或
Figure BDA0003231022610000024
方向为晶向偏离度校正方向，测量
Figure BDA0003231022610000025
和
Figure BDA0003231022610000026
方向上的晶向值，分别记为θ1和θ2，并计算
Figure BDA0003231022610000027
和
Figure BDA0003231022610000028
方向上偏离标准样品的晶向偏离α1和α2；
步骤7，计算
Figure BDA0003231022610000029
或
Figure BDA00032310226100000210
直径方向上的晶向偏离度θ，并将θ换算成偏离角度α；
步骤8，计算单晶硅棒实际的偏离距离d；
步骤9，确定树脂板与单晶硅棒之间的相互偏移方向；
步骤10，在单晶硅棒的W端标记出步骤9的方向和步骤8所计算的偏离距离d；
步骤11，根据单晶硅棒长度，截取树脂板长度，并在树脂板上标记出与单晶硅棒长度相等的位置，分别标记为W1和T1；
步骤12，固定晶体粘胶托板，并定位树脂板的W1或T1端，移动T1或W1端；
步骤13，通过偏移测量卡尺移动树脂板未固定T1或W1端至步骤10所要偏离的距离d和步骤9所要偏移的方向，然后固定树脂板移动T1或W1端；
步骤14，采用工业酒精擦拭树脂板表面和粘胶托板表面，利用粘胶剂将树脂板粘连在晶体粘胶托板上；
步骤15，待树脂板粘胶固化后，开始粘接硅棒于树脂板上，采用工业酒精擦拭树脂板粘胶凹槽面和单晶硅棒表面，固化3～4h后，进行多线切割。
本发明的特点还在于，
步骤1中，具体为：打开X射线晶体定向仪，预热10min～15min，打开高压开关，开始校准机台。
步骤4中，若为[111]晶向的单晶硅棒，测出一个方向的点值在14°14′±(0～30)′；若为[100]晶向的单晶硅棒，测出一个方向的点值在34°36′±(0～30)′；若为[110]晶向的单晶硅棒，测出一个方向的点值在23°40′±(0～30)′。
步骤6中，α1和α2的计算过程如式(1)及式(2)所示；
α1＝θ1-β (1)；
α2＝θ2-β (2)。
步骤7中，晶向偏离度θ根据公式(3)计算；偏离角度α的计算公式如式(4)所示；
Figure BDA0003231022610000041
Figure BDA0003231022610000042
步骤8中，单晶硅棒实际的偏离距离d通过公式(5)或(6)计算：
Figure BDA0003231022610000043
d＝Rsinα (6)；
其中，R为单晶硅棒实际长度。
步骤9中，若为单根单晶硅棒，使用单根树脂板，树脂板偏移方向与单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
若两根单晶硅棒分别粘胶拼接在两根树脂板上时，两根单晶硅棒分别独立使用两根树脂板，两根树脂板偏移方向与各自单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
若两根单晶硅棒粘胶拼接在同一根树脂板上时：
1)当两根单晶硅棒偏移方向相同，且硅棒长度和偏移距离分别成同一倍数关系，可将两根单晶硅棒粘胶拼接在同一根树脂板上，此时树脂板偏移距离为两根单晶硅棒实际偏移距离之和，树脂板偏移方向与偏移距离大的单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
2)当两根单晶硅棒偏移方向相反，且两根单晶硅棒长度和偏移距离分别成同一倍数关系时，可将两根单晶硅棒拼接在同一根树脂板上，此时，需将偏移距离小的单晶硅棒粘胶面位置旋转180°，即将偏移距离小的单晶硅棒钢线进给方向所在直径
Figure BDA0003231022610000051
旋转180°，树脂板偏移方向与偏移距离大的单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
特殊情况下，当要求[111]晶向的单晶硅棒需要晶向朝着最靠近它的一个[110]有(2.5～4)°±(0.5～1)°的偏离，钢线进给方向为[110]晶向，单晶硅棒的C点处为[110]，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏移方向为D→B；若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏移方向为B→D；
步骤11中，若为单根单晶硅棒，使用单根树脂板，树脂板两端分别比单晶硅棒两端长，并在树脂板上标记出与单晶硅棒长度相等的位置，分别标记为W1和T1；
若两根单晶硅棒分别粘胶拼接在两根树脂板上时，两根单晶硅棒分别独立使用两根树脂板，两根树脂板间隔距离2～3mm，两根单晶硅棒间隔距离2～3mm，且拼接处两根单晶硅棒距离各自树脂板边缘≤0.5mm，两根树脂板非拼接处的两端分别比两根单晶硅棒两端长，并分别在树脂板上与各自单晶硅棒长度相等的位置处作出标记，分别标记为W1和T1。
若两根单晶硅棒粘胶拼接在同一根树脂板上时，两根单晶硅棒偏移方向相反或相同，两个单晶硅棒间隔距离2～3mm，两根单晶硅棒非拼接处的两端分布距离树脂板，并在树脂板上标记出与两根单晶硅棒长度之和相等的位置，分别标记为W1和T1；
步骤14中，具体为：采用浓度70％～85％的工业酒精擦拭树脂板表面和粘胶托板表面，利用粘胶剂将树脂板粘连在晶体粘胶托板上，固化15～20min；树脂板粘胶偏离误差≤0.2mm～0.5mm。
步骤15，粘胶后的单晶硅棒的钢线进给方向与垂直粘胶面所在直径
Figure BDA0003231022610000061
偏角误差≤(0～5)°。
本发明的有益效果是，利用多线切割将一定长度的单晶硅棒切割成硅片厚度一致，晶向偏离度一致的若干硅片，解决了预先截取切块定向后切割，操作不方便，切割效率低，精准度低，材料损耗大等问题，大大提高了生产效率，提高晶向偏离精准度。
附图说明
图1是本发明方法中单晶硅棒晶向测试位置示意图；
图2是本发明方法中单晶硅棒的钢线进给方向示意图；
图3是本发明方法中校准机台后复位处标准样品标定方向的示意图；
图4是本发明方法中晶体偏离复位处一定距离后的位置示意图(一)；
图5是本发明方法中晶体偏离复位处一定距离后的位置示意图(二)。
图中，1.YX-2型X射线晶体衍射仪测试平台纵向支架，2.单晶硅棒，3.粘胶面，4.钢线进给方向，5.晶向峰值强度微安表。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，打开YX-2型X射线晶体定向仪电源，预热10min～15min后，打开高压开关，开始校准机台；
步骤2，采用标准样品，测试标准样品已知晶向值，待晶向峰值强度微安表5达到峰值，然后点击“复位”，机台校准完成，标准样品标定方向的晶向值，记为β；
步骤3，如图1所示，将单晶硅棒2的两端面分别标记为W端和T端；
步骤4，如图2、图3所示，将单晶硅棒2的W端置于YX-2型X射线晶体定向仪的纵向支架1上，测试单晶硅棒2的W端，当测出一个方向的点值在一定角度时，标记为A点，然后经过单晶硅棒2端面圆心O，做出一条直径，此直径另一端标记为C点，再做出与直径AC垂直的直线BD，直径两端分别标记为B、D，直径AC和直径BD相交于单晶硅棒2端面圆心O；
若为[111]晶向的单晶硅棒，测出一个方向的点值在14°14′±(0～30)′；
若为[100]晶向的单晶硅棒，测出一个方向的点值在34°36′±(0～30)′；
若为[110]晶向的单晶硅棒，测出一个方向的点值在23°40′±(0～30)′；
步骤5，再将单晶硅棒2的W端置于YX-2型X射线晶体定向仪的纵向支架上，分别测出A、B、C、D四点所在方向的晶向峰值，并在单晶硅棒2的W端面记录晶向峰值；
步骤6，选择直径
Figure BDA0003231022610000081
或
Figure BDA0003231022610000082
方向为多线切割进给方向，A和C点所在方向的晶向值之差的绝对值：|A-C|≤(0～0.5)°，选择直径
Figure BDA0003231022610000083
或
Figure BDA0003231022610000084
方向为晶向偏离度校正方向，测量
Figure BDA0003231022610000085
和
Figure BDA0003231022610000086
方向上的晶向值，如图4和图5所示，分别记为θ1和θ2，并计算
Figure BDA0003231022610000087
和
Figure BDA0003231022610000088
方向上偏离标准样品的晶向偏离α1和α2，α1和α2的计算过程如式(1)及式(2)所示；
α1＝θ1-β (1)；
α2＝θ2-β (2)；
步骤7，
Figure BDA0003231022610000089
或
Figure BDA00032310226100000810
直径方向上的晶向偏离度θ根据公式(3)计算；将晶向偏离度θ换算成偏离角度α，如式(4)所示；
Figure BDA00032310226100000811
Figure BDA0003231022610000091
步骤8，α即为多线切割粘胶时单晶硅需要偏离的距离d对应的圆心角，由于每根单晶硅棒2长度不同，单晶硅棒2长度所对应的圆弧半径不同，单晶硅棒2实际的偏离距离d可通过公式(5)或(6)计算：
Figure BDA0003231022610000092
d＝Rsinα (6)；
其中，R为单晶硅棒实际长度；α为单晶硅棒
Figure BDA0003231022610000093
或
Figure BDA0003231022610000094
直径上的晶向偏离度θ换算的偏离角度，偏离距离d与单晶硅棒的长度有关，要求偏离距离d的计算值保留2位小数；
步骤9，确定树脂板与单晶硅棒之间的相互偏移方向；
若为单根单晶硅棒，使用单根树脂板，树脂板偏移方向与单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
若两根单晶硅棒分别粘胶拼接在两根树脂板上时，两根单晶硅棒分别独立使用两根树脂板，两根树脂板偏移方向与各自单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
若两根单晶硅棒粘胶拼接在同一根树脂板上时：
3)当两根单晶硅棒偏移方向相同，且硅棒长度和偏移距离分别成同一倍数关系，可将两根单晶硅棒拼接在同一根树脂板上，此时树脂板偏移距离为两根单晶硅棒实际偏移距离之和，树脂板偏移方向与偏移距离大的单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
4)当两根单晶硅棒偏移方向相反，且两根单晶硅棒长度和偏移距离分别成同一倍数关系时，可将两根单晶硅棒粘胶拼接在同一根树脂板上，此时，需将偏移距离小的单晶硅棒粘胶面位置旋转180°，即将偏移距离小的单晶硅棒钢线进给方向所在直径
Figure BDA0003231022610000101
旋转180°，树脂板偏移方向与偏移距离大的单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
特殊情况下，当要求[111]晶向的单晶硅棒需要晶向朝着最靠近它的一个[110]有(2.5～4)°±(0.5～1)°的偏离，钢线进给方向为[110]晶向，单晶硅棒的C点处为[110]，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏移方向为D→B；若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏移方向为B→D；
步骤10，在单晶硅棒的W端标记出步骤9的方向和步骤8所计算的偏离距离d；
步骤11，根据单晶硅棒长度，截取树脂板长度，
若为单根单晶硅棒，使用单根树脂板，树脂板两端分别比单晶硅棒两端长，并在树脂板上标记出与单晶硅棒长度相等的位置，分别标记为W1和T1；
若两根单晶硅棒分别粘胶拼接在两根树脂板上时，两根单晶硅棒分别独立使用两根树脂板，两根树脂板间隔距离2～3mm，两根单晶硅棒间隔距离2～3mm，且拼接处两根单晶硅棒距离各自树脂板边缘≤0.5mm，两根树脂板非拼接处的两端分别比两根单晶硅棒两端长，并分别在树脂板上与各自单晶硅棒长度相等的位置处作出标记，分别标记为W1和T1。
若两根单晶硅棒粘胶拼接在同一根树脂板上时，两根单晶硅棒偏移方向相反或相同，两个单晶硅棒间隔距离2～3mm，两根单晶硅棒非拼接处的两端分布距离树脂板，并在树脂板上标记出与两根单晶硅棒长度之和相等的位置，分别标记为W1和T1；
步骤12，固定晶体粘胶托板，并定位树脂板的W1(或T1)端，移动T1(或W1)端，单晶硅棒的W端和T端分别对应树脂板的W1和T1端；
其中，固定树脂板任一端，不会影响最终的晶向偏离度θ，即晶向偏离度θ仅与步骤9和步骤10的偏移方向有关，且晶体偏移方向与粘胶面位置有关；
步骤13，通过偏移测量卡尺移动树脂板未固定T1(或W1)端至步骤10所要偏离的距离d和步骤9所要偏移的方向，然后固定树脂板移动T1(或W1)端，测量卡尺精度为0.1mm；
步骤14，采用浓度70％～85％的工业酒精擦拭树脂板表面和粘胶托板表面，利用粘胶剂将树脂板粘连在晶体粘胶托板上，树脂板粘胶偏离误差≤0.2mm～0.5mm，固化时间15～20min；
步骤15，利用粘胶剂将单晶硅棒粘连在树脂板上，固化3～4h后，进行多线切割，粘胶后的单晶硅棒的钢线进给方向与垂直粘胶面所在直径
Figure BDA0003231022610000121
偏角误差≤(0～5)°。
实施例1
单晶硅棒2长度50mm，[111]晶向，选择单晶硅棒尾部测量，标记为W，采用如下方法：
(1)通过具体实施方式的步骤1～步骤5后，测试A、B、C、D方向的晶向值分别为14°12′、12°42′、14°16′、15°46′，并标记在单晶硅棒2尾部A、B、C、D四点处；
(2)确定AC方向为钢线切割进给方向4，如图2所示，并标记出粘胶面3；
(3)通过晶向偏离度计算公式，计算出直径
Figure BDA0003231022610000122
方向上的晶向偏离度θ为1°32′；
(4)通过单晶硅棒的实际偏离角度α计算公式：
Figure BDA0003231022610000123
计算出单晶硅棒的实际偏离角度α为1.533°；
(5)通过单晶硅棒的实际偏离距离d计算公式：d＝Rsinα计算出单晶硅棒的实际偏离距离d为1.34mm；
(6)在单晶硅棒尾部W端面标记偏离距离d数值，并标记偏移方向为D→B；
(7)通过具体实施方式的步骤11～步骤14，将树脂板7粘胶于多线切割托板上，并将单晶硅棒2粘胶于树脂板7上；
(8)通过多线切割后测试切割后的硅片晶向偏离度θ为20′，切割后的硅片晶向偏离度在(0～30)′内。
实施例2
单晶硅棒2长度400mm，[111]晶向，选择单晶晶棒2尾部测量，标记为W，采用如下方法：
(1)通过具体实施方式的步骤1～步骤5后，测试A、B、C、D方向的晶向值分别为14°00′、15°41′、14°28′、12°47′，并标记在硅棒2尾部A、B、C、D四点处；
(2)确定AC方向为钢线切割进给方向4，并标记出粘胶面3；
(3)通过晶向偏离度θ计算公式：
Figure BDA0003231022610000131
计算出直径
Figure BDA0003231022610000132
方向上的晶向偏离度θ为1°27′；
(4)通过单晶硅棒2的实际偏离角度α计算公式：
Figure BDA0003231022610000133
计算出单晶硅棒2的实际偏离角度α为1.450°；
(5)通过单晶硅棒2的实际偏离距离d计算公式：d＝Rsinα计算出单晶硅棒2的实际偏离距离d为10.12mm；
(6)在单晶硅棒2尾部W端面标记偏离距离d，并标记偏移方向为B→D；
(7)通过具体实施方式的步骤11～步骤14，按照计算的偏离距离d和偏移方向，将树脂板粘胶于多线切割托板上，并将单晶硅棒2粘胶于树脂板上；
(8)通过多线切割后测试切割后的硅片晶向偏离度为5′30″，切割后的硅片晶向偏离度在(0～30)′内。
实施例3
单晶硅棒2长度300mm，[111]晶向，选择单晶晶棒2尾部测量，标记为W，要求切割后单晶硅片朝着最靠近它的一个[110]取向的晶向偏离度γ在4°±0.5°内，采用如下方法：
(1)通过具体实施方式的步骤1～步骤5后，测试A、B、C、D方向的晶向值分别为14°23′、14°52′、14°05′、13°36′，并标记在硅棒2尾部A、B、C、D四点处；
(2)确定AC方向为钢线切割进给方向4，并标记出粘胶面3；
(3)通过单晶硅棒2晶向偏离度θ计算公式：
Figure BDA0003231022610000141
计算出单晶硅棒2直径
Figure BDA0003231022610000142
方向上的晶向偏离度θ为38′；
(4)通过单晶硅棒2的实际偏离角度α计算公式：
Figure BDA0003231022610000143
计算出单晶硅棒2的实际偏离角度α为0.633°，即切割前硅棒实际晶向已偏离0.633°；
(5)通过目标单晶硅片的晶向偏离度x计算公式：γ＝x-α，计算出单晶硅棒2切割后的目标单晶硅片的晶向再偏离γ为3.367°，才可达到目标晶向偏离度x，其中x取中间值4°；
(6)通过单晶硅棒2的实际偏离距离d计算公式：d＝Rsinγ计算出单晶硅棒2的实际偏离距离d为17.62mm；
(7)在单晶硅棒2尾部W端面标记偏离距离d，并标记偏移方向为D→B；
(8)通过具体实施方式的步骤11～步骤14，按照计算的偏离距离d和偏移方向，将树脂板粘胶于多线切割托板上，并将单晶硅棒2粘胶于树脂板上；
(9)通过多线切割后测试切割后的硅片朝着最靠近它的一个[110]晶向偏离了3.98°，切割后的硅片晶向偏离度在4°±0.5°内。
本发明的一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，采用X射线晶体衍射仪测试单晶棒晶向，计算单晶硅偏离距离，通过多线切割技术切割，不仅省去了预先截取切块定向后再进行切割，提高了生产效率，大幅降低生产成本，而且切割后的单晶硅偏晶向偏离度精准度高，一致性高，大大满足客户需求。
上述实例仅为本发明的实例而已，并不用于限制本发明，虽然参照实例对本发明做了详细的说明，但对于本领域的技术人员来说，对本发明所详述的发明做出修改或部分同等替换，均在本发明的保护范围之内，同时，本发明以单晶体硅为例，但不限于硅单晶，其他单晶，如锗单晶，砷化镓，碳化硅等单晶亦在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，打开X射线晶体定向仪，校准机台；
步骤2，采用标准样品，测试标准样品已知晶向值，待晶向峰值强度微安表达到峰值，进行复位，机台校准完成，标准样品标定方向的晶向值，记为β；
步骤3，将单晶硅棒的两端面分别标记为W端和T端；
步骤4，将单晶硅棒的W端置于X射线晶体定向仪的纵向支架上，测试单晶硅棒的W端，当测出一个方向的点值在一定角度时，标记为A点，然后经过单晶硅棒端面圆心O，做出一条直径，此直径另一端标记为C点，再做出与直径AC垂直的直线BD；
步骤5，再将单晶硅棒的W端置于X射线晶体定向仪的纵向支架上，分别测出A、B、C、D四点所在方向的晶向峰值，并在单晶硅棒的W端面记录晶向峰值；
步骤6，选择直径
Figure FDA0003231022600000011
或
Figure FDA0003231022600000012
方向为多线切割进给方向，选择直径
Figure FDA0003231022600000013
或
Figure FDA0003231022600000014
方向为晶向偏离度校正方向，测量
Figure FDA0003231022600000015
和
Figure FDA0003231022600000016
方向上的晶向值，分别记为θ1和θ2，并计算
Figure FDA0003231022600000017
和
Figure FDA0003231022600000018
方向上偏离标准样品的晶向偏离α1和α2；
步骤7，计算
Figure FDA0003231022600000019
|或
Figure FDA00032310226000000110
直径方向上的晶向偏离度θ，并将θ换算成偏离角度α；
步骤8，计算单晶硅棒实际的偏离距离d；
步骤9，确定树脂板与单晶硅棒之间的相互偏移方向；
步骤10，在单晶硅棒的W端标记出步骤9的方向和步骤8所计算的偏离距离d；
步骤11，根据单晶硅棒长度，截取树脂板长度；
步骤12，固定晶体粘胶托板，并定位树脂板的W1或T1端，移动T1或W1端；
步骤13，通过偏离测量的卡尺移动树脂板未固定T1或W1端至步骤10所要偏离的距离d和步骤9所要偏移的方向，然后固定树脂板移动T1或W1端；
步骤14，采用工业酒精擦拭树脂板表面和粘胶托板表面，利用粘胶剂将树脂板粘连在晶体粘胶托板上；
步骤15，待树脂板粘胶固化后，开始粘接硅棒于树脂板上，采用工业酒精擦拭树脂板粘胶凹槽面和单晶硅棒表面，利用粘胶剂将单晶硅棒粘连在树脂板上，进行多线切割。
2.根据权利要求1所述的一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，其特征在于，所述步骤1中，具体为：打开X射线晶体定向仪，预热10min～15min，打开高压开关，开始校准机台。
3.根据权利要求1所述的一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，其特征在于，所述步骤4中，若为[111]晶向的单晶硅棒，测出一个方向的点值在14°14′±(0～30)′；若为[100]晶向的单晶硅棒，测出一个方向的点值在34°36′±(0～30)′；若为[110]晶向的单晶硅棒，测出一个方向的点值在23°40′±(0～30)′。
4.根据权利要求1所述的一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，其特征在于，所述步骤6中，α1和α2的计算过程如式(1)及式(2)所示；
α1＝θ1-β (1)；
α2＝θ2-β (2)。
5.根据权利要求1所述的一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，其特征在于，所述步骤7中，晶向偏离度θ根据公式(3)计算；偏离角度α的计算公式如式(4)所示；
Figure FDA0003231022600000031
Figure FDA0003231022600000032
6.根据权利要求1所述的一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，其特征在于，所述步骤8中，单晶硅棒实际的偏离距离d通过公式(5)或(6)计算：
Figure FDA0003231022600000033
d＝Rsinα (6)；
其中，R为单晶硅棒实际长度。
7.根据权利要求1所述的一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，其特征在于，所述步骤9中，若为单根单晶硅棒，使用单根树脂板，树脂板偏移方向与单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
若两根单晶硅棒分别粘胶拼接在两根树脂板上时，两根单晶硅棒分别独立使用两根树脂板，两根树脂板偏移方向与各自单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
若两根单晶硅棒粘胶拼接在同一根树脂板上时：
1)当两根单晶硅棒偏移方向相同，且硅棒长度和偏移距离分别成同一倍数关系，可将两根单晶硅棒粘胶拼接在同一根树脂板上，此时树脂板偏移距离为两根单晶硅棒实际偏移距离之和，树脂板偏移方向与偏移距离大的单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
2)当两根单晶硅棒偏移方向相反，且两根单晶硅棒长度和偏移距离分别成同一倍数关系时，可将两根单晶硅棒拼接在同一根树脂板上，此时，需将偏移距离小的单晶硅棒粘胶面位置旋转180°，即将偏移距离小的单晶硅棒钢线进给方向所在直径
Figure FDA0003231022600000041
旋转180°，树脂板偏移方向与偏移距离大的单晶硅棒偏移方向一致，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏离校正方向为B→D，若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏离校正方向为D→B；
特殊情况下，当要求[111]晶向的单晶硅棒需要晶向朝着最靠近它的一个[110]有(2.5～4)°±(0.5～1)°的偏离，钢线进给方向为[110]晶向，单晶硅棒的C点处为[110]，若B方向晶向值大于D方向晶向值，晶向偏移方向为D→B；若D方向晶向值大于B方向晶向值，晶向偏移方向为B→D。
8.根据权利要求1所述的一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，其特征在于，所述步骤11中，若为单根单晶硅棒，使用单根树脂板，树脂板两端分别比单晶硅棒两端长，并在树脂板上标记出与单晶硅棒长度相等的位置，分别标记为W1和T1；
若两根单晶硅棒分别粘胶拼接在两根树脂板上时，两根单晶硅棒分别独立使用两根树脂板，两根树脂板间隔距离2～3mm，两根单晶硅棒间隔距离2～3mm，且拼接处两根单晶硅棒距离各自树脂板边缘≤0.5mm，两根树脂板非拼接处的两端分别比两根单晶硅棒两端长，并分别在树脂板上与各自单晶硅棒长度相等的位置处作出标记，分别标记为W1和T1；
若两根单晶硅棒粘胶拼接在同一根树脂板上时，两根单晶硅棒偏移方向相反或相同，两个单晶硅棒间隔距离2～3mm，两根单晶硅棒非拼接处的两端分布距离树脂板，并在树脂板上标记出与两根单晶硅棒长度之和相等的位置，分别标记为W1和T1。
9.根据权利要求1所述的一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，其特征在于，所述步骤14中，具体为采用浓度70％～85％的工业酒精擦拭树脂板表面和粘胶托板表面，利用粘胶剂将树脂板粘连在晶体粘胶托板上，固化15～20min；树脂板粘胶偏离误差≤0.2mm～0.5mm。
10.根据权利要求1所述的一种多线切割实现单晶晶体晶向偏离的方法，其特征在于，所述步骤15中，具体为：采用浓度70％～85％的工业酒精擦拭树脂板表面和单晶硅棒表面；利用粘胶剂将单晶硅棒粘连在树脂板上，固化3～4h后；粘胶后的单晶硅棒的钢线进给方向与垂直粘胶面所在直径
Figure FDA0003231022600000061
偏角误差≤(0～5)°。
CN202110986962.9A 2021-08-26 2021-08-26 一种实现晶向偏离的单晶晶体的多线切割方法 Active CN113696358B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110986962.9A CN113696358B (zh) 2021-08-26 2021-08-26 一种实现晶向偏离的单晶晶体的多线切割方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110986962.9A CN113696358B (zh) 2021-08-26 2021-08-26 一种实现晶向偏离的单晶晶体的多线切割方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113696358A true CN113696358A (zh) 2021-11-26
CN113696358B CN113696358B (zh) 2023-04-07

Family

ID=78655078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110986962.9A Active CN113696358B (zh) 2021-08-26 2021-08-26 一种实现晶向偏离的单晶晶体的多线切割方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113696358B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114393723A (zh) * 2022-01-20 2022-04-26 中环领先半导体材料有限公司 一种实现滚磨设备定位开槽复检自检一体化的方法
CN116277561A (zh) * 2023-05-18 2023-06-23 苏州晨晖智能设备有限公司 硅棒的开方方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10193338A (ja) * 1997-01-08 1998-07-28 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 単結晶の切断装置と方法
CN102152410A (zh) * 2010-12-23 2011-08-17 万向硅峰电子股份有限公司 一种旋转单晶棒调整晶向偏移的切割方法
CN102490279A (zh) * 2011-11-30 2012-06-13 东方电气集团峨嵋半导体材料有限公司 线切割晶体x射线衍射定向切割方法
CN102873770A (zh) * 2012-09-24 2013-01-16 孙新利 一种偏晶向籽晶的加工方法
CN103501975A (zh) * 2011-05-05 2014-01-08 梅耶博格公司 一种将处理的单晶工件固定到加工设备的方法
JP2015050215A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 株式会社Sumco インゴットとワークホルダの接着方法及び接着装置
CN107599196A (zh) * 2017-10-30 2018-01-19 中国电子科技集团公司第四十六研究所 一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10193338A (ja) * 1997-01-08 1998-07-28 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 単結晶の切断装置と方法
CN102152410A (zh) * 2010-12-23 2011-08-17 万向硅峰电子股份有限公司 一种旋转单晶棒调整晶向偏移的切割方法
CN103501975A (zh) * 2011-05-05 2014-01-08 梅耶博格公司 一种将处理的单晶工件固定到加工设备的方法
CN102490279A (zh) * 2011-11-30 2012-06-13 东方电气集团峨嵋半导体材料有限公司 线切割晶体x射线衍射定向切割方法
CN102873770A (zh) * 2012-09-24 2013-01-16 孙新利 一种偏晶向籽晶的加工方法
JP2015050215A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 株式会社Sumco インゴットとワークホルダの接着方法及び接着装置
CN107599196A (zh) * 2017-10-30 2018-01-19 中国电子科技集团公司第四十六研究所 一种<111>型单晶硅定晶向多线切割工艺

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114393723A (zh) * 2022-01-20 2022-04-26 中环领先半导体材料有限公司 一种实现滚磨设备定位开槽复检自检一体化的方法
CN116277561A (zh) * 2023-05-18 2023-06-23 苏州晨晖智能设备有限公司 硅棒的开方方法
CN116277561B (zh) * 2023-05-18 2023-07-21 苏州晨晖智能设备有限公司 硅棒的开方方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113696358B (zh) 2023-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113696358B (zh) 一种实现晶向偏离的单晶晶体的多线切割方法
CN113787636B (zh) 一种用于12寸半导体晶圆的手动粘棒方法
CN109115123B (zh) 一种镀膜表面型面精度测试方法
CN103501975A (zh) 一种将处理的单晶工件固定到加工设备的方法
CN105171938A (zh) c向蓝宝石晶棒a向平边的快速确定与加工方法
CN108196337B (zh) 一种保偏光纤阵列的制备设备及制备方法
JP2013258243A (ja) 化合物半導体基板の製造方法および製造装置
CN113427650A (zh) 一种定向凝固合金单晶取向测定及籽晶切割的方法
US8599366B2 (en) Method and device for determining a deformation of a disk-shaped workpiece, particularly a mold wafer
US9950402B2 (en) System and method for aligning an ingot with mounting block
US6014886A (en) Gauge block holder apparatus
CN204240901U (zh) 可调测量量具
CN110260764B (zh) 一种用于晶棒水平晶向定位的测量工具
US9272442B2 (en) Methods for aligning an ingot with mounting block
CN109270632B (zh) 一种光纤干涉仪制作装置及方法
CN108709473B (zh) 一种轮胎断面切片定位仪
US20040071262A1 (en) Method of alignment
CN219445651U (zh) 一种用于圆形晶棒的定向仪工具台治具
CN111452240B (zh) 一种蓝宝石晶棒定向粘胶装置
CN220583265U (zh) 一种单晶方棒弧长快速测量工装
CN102644120A (zh) 胶接后硅棒圆心校准装置
US20240162031A1 (en) Method of producing gaas wafer, and gaas wafer group
CN204388827U (zh) 厚度测量装置
CN115112150A (zh) 一种焦平面的指示棱镜标定方法
CN117283260B (zh) 一种用于气浮导轨导向槽间隙调整的装配机构及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant