单晶硅的生产工艺流程

单晶硅的生产工艺流程,第1张

单晶硅的生产工艺:1.石材加工一开始是石头(所有石头都含硅)。这块石头被加热后变成了液态。加热后变成气态,气体通过一个密封的大盒子。盒子里有N多个加热的子晶体,两端用石墨夹住。当气体通过盒子时,子晶体会将其中一种气体吸收到子晶体中,子晶体逐渐变厚。因为有些变成固体了,所以很慢,大概一个月。2.酸洗当然还有大量的废气等等。(四氯化硅)在生产过程中产生。现在看来是处理不好了。事不宜迟,等原生多晶体有了,就开始酸洗,氢氟酸,硝酸,醋酸等等。原生多晶体外的东西洗干净后,会放入烘房烘干,无尘检验,包装。3.拉晶要拉晶,拉晶就是在拉晶炉里加热熔化多晶硅。将晶体向上提拉后,工人们首先将多晶硅放入应时坩埚中。(为了降低成本,工厂还会用一些洗过的电池片和碎硅片一起熔化。)关炉加热。应时锅的熔点是1700度,硅的熔点只有1410度左右。硅熔化后,应时坩埚慢慢上升,晶体从上面下降到坩埚的中心液面。同时锅底电加热,液面冷却,晶体指向液面会出现光点。慢慢旋转,拉起,放肩,转肩,正常拉杆,完成。大约一天半后,一根单晶棒就会出来。4.切割正方形当单晶棒可用时,切割正方形。单晶棒通常为6英寸,P型,电阻率为0.5-6欧姆(一英寸约等于2.4厘米)。把棒的四边切掉,做成带倒角的正方形,切片,每片0.22毫米。

生产工艺流程具体介绍如下:

切片:将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄硅片。此过程中产生的硅粉采用水淋,产生废水和硅渣。

退火:双工位热氧化炉经氮气吹扫后,用红外加热至300~500℃,硅片表面和氧气发生反应,使硅片表面形成二氧化硅保护层。

倒角:将退火的硅片进行修整成圆弧形,防止硅片边缘破裂及晶格缺陷产生,增加磊晶层及光阻层的平坦度。此过程中产生的硅粉采用水淋,产生废水和硅渣。

分档检测:为保证硅片的规格和质量,对其进行检测。此处会产生废品。 研磨:用磨片剂除去切片和轮磨所造的锯痕及表面损伤层,有效改善单晶硅片的曲度、平坦度与平行度,达到一个抛光过程可以处理的规格。此过程产生废磨片剂。

清洗:通过有机溶剂的溶解作用,结合超声波清洗技术去除硅片表面的有机杂质。此工序产生有机废气和废有机溶剂。

RCA清洗:通过多道清洗去除硅片表面的颗粒物质和金属离子。

SPM清洗:用H2SO4溶液和H2O2溶液按比例配成SPM溶液,SPM溶液具有很强的氧化能力,可将金属氧化后溶于清洗液,并将有机污染物氧化成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的有机污物和部分金属。此工序会产生硫酸雾和废硫酸。

DHF清洗:用一定浓度的氢氟酸去除硅片表面的自然氧化膜,而附着在自然氧化膜上的金属也被溶解到清洗液中,同时DHF抑制了氧化膜的形成。此过程产生氟化氢和废氢氟酸。

APM清洗: APM溶液由一定比例的NH4OH溶液、H2O2溶液组成,硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(约6nm呈亲水性),该氧化膜又被NH4OH腐蚀,腐蚀后立即又发生氧化,氧化和腐蚀反复进行,因此附着在硅片表面的颗粒和金属也随腐蚀层而落入清洗液内。此处产生氨气和废氨水。

HPM清洗:由HCl溶液和H2O2溶液按一定比例组成的HPM,用于去除硅表面的钠、铁、镁和锌等金属污染物。此工序产生氯化氢和废盐酸。

DHF清洗:去除上一道工序在硅表面产生的氧化膜。

磨片检测:检测经过研磨、RCA清洗后的硅片的质量,不符合要求的则从新进行研磨和RCA清洗。

腐蚀A/B:经切片及研磨等机械加工后,晶片表面受加工应力而形成的损伤层,通常采用化学腐蚀去除。腐蚀A是酸性腐蚀,用混酸溶液去除损伤层,产生氟化氢、NOX和废混酸;腐蚀B是碱性腐蚀,用氢氧化钠溶液去除损伤层,产生废碱液。本项目一部分硅片采用腐蚀A,一部分采用腐蚀B。

分档监测:对硅片进行损伤检测,存在损伤的硅片重新进行腐蚀。

粗抛光:使用一次研磨剂去除损伤层,一般去除量在10~20um。此处产生粗抛废液。

精抛光:使用精磨剂改善硅片表面的微粗糙程度,一般去除量1 um以下,从而的到高平坦度硅片。产生精抛废液。

检测:检查硅片是否符合要求,如不符合则从新进行抛光或RCA清洗。

检测:查看硅片表面是否清洁,表面如不清洁则从新刷洗,直至清洁。

包装:将单晶硅抛光片进行包装。


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