用于制作集成电路（IC）等的硅片，需要磨定位面或 定位槽（V形槽）。用于制作二极管、可控硅及太阳 能电池等的硅片，无需有定位面。 磨定位面或定位槽是在装有X射线定向仪的外径滚磨 机上进行的。 一般磨两个面， 一个较宽的面（110）面，称为主平 面， 作为对硅片定位用；另一个平面较窄，称为次 平面，标识晶锭的晶向和型号。

切割出的晶片技术参数较差，表面的损伤层较厚，达 不到用以制作抛光片和一些元件制作的要求，必须通 过研磨来改善晶片的技术参数和消除切片的刀痕及损 伤层。较常用双面研磨机。


1.上下研磨盘 用球状石墨铸铁制成，之所以选用球状石墨铸铁 是因为它具有合适的硬度和耐磨性。太软，浆料 会嵌入磨盘内，造成晶片划伤；太硬，浆料颗粒 挤向晶片，造成晶片损伤。 研磨盘上具有一些垂直交错的沟槽。可使研磨浆 料分布均匀，也能及时排出磨屑和磨浆。上磨盘 的沟槽细而密是为了减少晶片与研磨盘之间的吸 附作用，利于研磨结束晶片的取出。


清洗的目的是清除晶圆表面的污染物（微粒、 金属杂质、有机物），采用湿式化学清洗 清洗环境的洁净度要求特别高，清洗台局部区 域要求洁净度为1级（空气中0.1 μm 的微粒数 不得多于10个/ m3）。空气中挥发物也需严格 控制。化学品的纯度必须是超级纯，金属不纯 物小于0.1ppb,所含0.2 μm 的微粒必须小于 200个/ cm3 。



6.多线切割机可以加工直径200mm以上的晶体， 而内圆切割只能加工直径200mm一下的晶体。 7.多线切割的钢线的不良状态难以发现，也无法修 整，当钢线内部存在0.25μm的缺陷时，在加工过程 中就极易断裂，一旦断裂加工中的晶体全报废，损 伤较大。而内圆切割则可预先测出刀片的不良状态 并予以修整。对小直径晶体而言，内圆切割应用更 广泛。 8.多线切割消耗品的费用比内圆切割高，大约在两 倍以上。 总的来说加工大直径的晶体多线切割较好，单位成本 比内切割低20%以上，加工小直径的晶体采用内圆切 割更有利。
单晶生长
切头去尾
外径滚磨
倒角
切片
磨定位标志
研磨
腐蚀
热处理
清洗
抛光
背面损伤
检验
包装
硅材料加工的基本流程示意



目的：利用外圆切割（OD）机、带锯或内圆切割 （ID）机切去单晶锭的头尾非等径部分，以及不符 合产品要求的部分；同时切取供检验单晶锭参数的 检验片，并按规定长度将晶锭分段。 外圆切割机的刀具是在金属片的外圆边镀上一层金 刚石颗粒，在刀片旋转的过程中将晶锭切断。缺陷 是：晶体直径越大,外圆刀片的直径也越大，刀片厚 度也越大，晶体损失也越大。 带锯和内圆切片的刀具是在其刀刃上镀上一层金刚 石颗粒，用刀具的运动进行切割。优势：节省原料。
修整:





若需抛光加工就需要对研磨片进行腐蚀处理。通常 采用化学腐蚀。分为酸腐蚀和碱腐蚀两种。 酸腐蚀：等方向性腐蚀，腐蚀液由不同比例的硝酸、 氢氟酸及缓冲液配制而成。硝酸是氧化作用，氢氟 酸是溶解二氧化硅，体积比为5:1。 缓冲液具有缓冲腐蚀速率的作用，还有改善晶片表 面的湿化程度，避免产生不规则的腐蚀结构。缓冲 液一般采用磷酸或醋酸，醋酸极易挥发，在腐蚀液 中的浓度不易稳定，磷酸会降低腐蚀速率。


粗抛的主要作用是为去除磨片的损伤层，去除量为 10~20 μm. 精抛的主要作用是改善晶片的粗糙程度，去除量不足 1μm。

表面杂质的来源：
在切割、磨片等加工的步骤里，机械上各种油脂中、润滑 油、防锈油等 固定硅片需要的各种黏合剂、松香、石蜡等 切和磨所用的不同磨料，SiC、Al2O3、人造金刚石等 抛光硅片：MgO、SiO2等 冲刷用水：Ag、Cu、Fe、Ni、K、Na、Ca、Mg；F、Cl、 O、H等 即使清洁的硅片暴露在空气中长时间也会引入杂质






1、晶片的晶向 按照客户的要求调整好晶向的偏离度数。 2、晶片的总厚度偏差（TTV） TTV是指晶圆最大与最小厚度之差。使用多线切割 机切直径200mm的晶片，TTV可控制在20 μm以下。 3、翘曲度（Warp） 翘曲度定义为参考平面至晶片中心平面最大距离与 最小距离之差。使用多线切割机切直径 200mm的 晶片，Warp可控制在40 μm以内。


①SC-1中的双氧水H2O2将硅晶片表面微粒氧化溶于 清洗液中去除，也可以利用超声波等方式去除微粒， 当超声波平行于晶圆表面时，会逐渐湿化微粒使其脱 落。当超声波施加到SC-1清洗液槽中，可于40℃去 除微粒。 ②SC-1清洗液对硅片有轻微腐蚀作用，通过对硅片 腐蚀也可使微粒脱落，但是时间不宜过长，易造成晶 圆表面微粗糙度增加。

对太阳能电池用单晶硅切头去尾时要注意切断面与晶 锭轴线尽量垂直，以利于多线切方。 切割时必须要用水冷却，即可带走热量又可带走切屑。


生长的单晶直径一般来说都比需要加工的晶片大 2~4mm，而且有的单晶特别是<111>晶向生长的 单晶，晶棱可能成为一个小面，因此需要对晶体进 行外径滚磨，使之成为标准的圆柱体。 注意事项：晶锭一定要固定牢靠，且要对中精确； 每次磨去的厚度不要太大。 为了减小损伤层厚度，先用粗颗粒磨轮磨，（粒度 小于100#），后用细颗粒磨轮磨（粒度介于 200#~400#）。用水冷却，带走热量磨屑。
分子型杂质：天然或合成油脂、树脂 离子型杂质：K+、Ca2+、F-、(CO3)2-等 原子型杂质： Ag、Cu、Fe、Ni等、 去除一般程序： 去油→去离子→去原子→去离子水冲洗 去油：四氯化碳、丙酮、甲苯等有机溶剂 去离子：酸、碱溶液或碱性双氧水 去原子：王水、酸性双氧水（兼具去离子作用）


对用于太阳能电池的硅单晶不需磨定位面，但需要切 方锭。浇铸的多晶硅锭也需要开方，并去掉不符合使 用要求的顶层和底层部分。 切方可用带锯也可用多线切方机。



切片就是将晶锭切成规定厚度的硅片。 两种方式：内圆切割和线切割。 内圆切割：刀片是用不锈钢制作的，在内径边沿镀 有金刚石颗粒做成刀刃，将刀刃装在切片机的刀座 上，施以各向均匀的张力，使刀片平直。将晶锭先 用黏结剂粘在载体上，载体板面具有与晶锭外圆同 样的弧形，然后将载体与晶体一起固定在切片机上， 设定好片厚度及进刀速度后使内圆刀片高速旋转， 从硅锭一端切出一片硅片，重复操作，将整支晶锭 切出等厚度的硅片。切完后将其取下浸入热水中， 除去黏结剂。



1、腐蚀界面层的厚度影响着分子的扩散，从而影 响腐蚀速率，一般采用晶片旋转及打入气泡等方式 进行搅拌，减小反应层厚度。 2、腐蚀温度一般控制在18~24℃,过高的温度有可 能使金属杂质扩散进入晶片表面。 3、腐蚀器件为聚二氟乙烯制成。 4、腐蚀完成后，要快速进行冲洗，转移时间控制 在2s以内




湿式化学清洗（RCA）的清洗液有两种SC-1和 SC-2 SC-1由 NH 4OH H 2O2 H 2O 组成，称为APM。 浓度为1:1:5~1:2:7 ,适合清洗的温度是 70~80℃。SC-1具有较高的PH值，可有效的去 除晶圆表面的微粒及有机物。 SC-2由 HCl H 2O2 H 2O组成，简称HPM。浓 度比为1:1:6~1:2:8,适合清洗的温度为70~80 ℃。SC-2具有较低PH值，可与残留金属形成可 溶物。


4、弯曲度（Bow） 表征晶片的凹状或凸状变形程度的指标。 Bow=(a-b)/2 多线切割的弯曲度几乎为0.

切片的硅片具有锐利的边缘。但是在器件制作过程 中，转移和热过程极易造成晶片崩边和产生位错及 滑移线等缺陷，崩边产生的碎晶粒还会划伤晶片， 造成器件制作的高不良率。若用以生长外延片，因 锐角区域的生长速率比平面处高，造成边缘区域突 出。为了改善将锐边磨成弧形，即对晶圆边进行倒 角处理。

3、保证冷却水畅通



切割处一直要用冷却水冲淋，冷却水既可以带 走切屑（硅粉）又能带走切割时产生热量。一 般选用自来水。 多线切割：自由研磨剂切削方式，机子使用钢 线由送线轮开始缠绕，再绕过安装柄杆（安装 柄杆上有很多等距离的沟槽），从柄杆出来的 线，最终回到回线导轮上。 切割时钢线上喷洒由油剂和碳化硅混合而成的 浆料，浆料既是研磨剂又是冷却剂。张力要适 当



是一种非等方向性的腐蚀，腐蚀速率与晶片的结晶 方向有关。（111）晶面具有较小的自由基不易被 -OH腐蚀。腐蚀剂为KOH或者NaOH。 KOH的浓度控制在30%~50%，反应温度为 60~120℃。腐蚀速度随浓度的增加而增加，达到 最大值后，会随KOH浓度的增加而减小。浓度较高 时，不仅有利于控制腐蚀速率，因黏度较高，也使 晶片上比较不易留下斑点。 碱腐蚀与晶片表面的机械损伤程度有关，一旦损伤 层完全去除，腐蚀速率就会变缓慢。


2. 载具 用以承载硅片的载体。人工放置。 弹簧钢制成，晶片安置在载具的圆洞中，直径略 大于晶片直径。由内外环的齿轮带动。 3. 研磨浆料 主要成分：氧化铝、锆砂或金刚砂、水及界面湿 性悬浮剂。氧化铝的粒度在6~10 μm，韧性、硬 度较碳化硅好，普遍采用。由上磨盘注入。

主要控制磨盘速度与施加于磨盘上的压力。初始阶 段，由小慢慢增加，使浆料均匀散开，有利于去除 镜片上的突出点。若压力太大力量集中在突出点晶 片易破裂。稳定状态。结束阶段压力慢慢降低。 一、用铸铁修整盘对上下磨盘同时进行修整，形状 与载具相同。 二、上下磨盘直接相互研磨


倒角可用化学腐蚀及轮磨等方式来实现，因化 学腐蚀控制较难，且易造成环境污染，一般采 用轮磨方式。轮磨的边缘用圆形和梯形两种。 倒角机一般是自动化的。倒角机的磨轮具有与 晶片边缘形状相同的沟槽，沟槽内镶有金刚石 颗粒。晶片被固定在真空吸盘上，磨轮高速旋 转，晶片慢速旋转。磨轮对晶片的研磨力是可 控的，可使倒角达到最佳效果。