率,用来检查轴向的杂质浓度是否异常。
四探针就是四根金属探针,想了解的小伙伴自己去某度查。
检测完成后,陈地忠将硅棒裁成30厘米长度的硅段,进入下第2道工序:滚磨。
顾名思义,滚磨就是将硅段固定在机器上,让其滚动,用侧面的金刚石砂轮对棒身进行打磨。
由于直拉法无法精确地控制晶体生长获得一个完美的圆柱体,所以得先拉出一个粗一点的硅棒,再通过滚磨得到想要的目标尺寸。
硅棒与金刚石砂轮的剧烈摩擦会大量发热,需要持续加水降温。
滚磨完成后,要在硅段侧面再磨出一个平面或者一道沟槽,这就是以后硅片上的定位边或定位槽,光刻机需要通过它们来对硅片进行最开始的定位和校准。
在业界,定位边还有一个小作用,就是标注硅片的类型和晶向。
接下来是第3步,把硅段切片。
研究中心推荐了某种型号的内圆切割机。这种切割机是一种带有环形刀片的铡刀,就像切火腿一样切割硅棒。
切割机的优点是切割稳定、切面平整;缺点是效率低、一次只能切一片;而且由于刃口较厚,切割时损耗的硅料较多,不适合处理相对更薄的大尺寸硅片。
所以,陈立东提出的切片方式是使用金刚线的多线切割机,也就是用上面固定有金刚石颗粒的钢丝线,同时对硅段进行多段切割。
这种线切法虽然不如传统刀片稳定,后续硅片打磨的时间也更长,但胜在切割效率高、损耗低。
追读的书友们一定知道,东华早就研究出了纳米级的金刚石,开发出了系列金刚石切割工具。
现在,陈地忠就在实验金刚石钢丝线切割硅棒的效果。
第4步,打磨硅片。
切下来的硅片,再进行一遍机械打磨,让表面更加平整,同时让整体变薄,通过磨片将厚度减到700微米左右。
进入第5步,磨边处理。
主要是通过倒角机把硅片边缘的直角边磨成圆弧形。
倒角机是一种常见的精密研磨设备,模具制造、五金加工中经常用到,有手提式、自走式、台床式的。
而加工硅片的倒角机一般称作晶圆倒角机,更加精密,价格更高,但其原理是一样的。
给硅片磨边,是因为高纯度硅是一种脆性很高的材料,磨边处理可以降低边缘处发生崩裂的风险。
圆弧状的边角在后续的芯片制造工艺中有两个好处,一是在光刻时光刻胶是通过旋转的方式涂抹在硅片表面上的,如果边缘是直角边光刻胶容易因为离心力在边缘处累积,造成厚度不均,从而影响光刻;二是在做外延生长时沉积物也会优先堆积在直角边,影响沉积效果,做成圆弧状的边,就可以消除边缘沉积的现象。
磨片和和倒角完成后,进行第6步:硅片精磨。
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