کاربرد اکسید آلومینیوم صفحهای در سنگزنی و صیقلدهی ویفرهای سیلیکونی تکبلوری و چندبلوری
اکسید آلومینیوم صفحهای (α-Al₂O₃ صفحهای شکل/شش ضلعی، قابل مقایسه با سری Fujimi PWA ژاپنی) یک کریستال شش ضلعی تخت با خلوص بالا با نسبت ابعاد قابل کنترل و لبههای کند است. این ماده ساینده دقیق اصلی برای فرآیندهای نازکسازی، سنگزنی و پیشپرداخت پس از برش ویفر سیلیکونی است. این ماده به طور گسترده در فرآیندهای سنگزنی دو طرفه، پخزنی لبه و پرداخت پیشپرداخت CMP ویفرهای سیلیکونی تکبلوری و ویفرهای سیلیکونی چندبلوری درجه فتوولتائیک استفاده میشود و کاستیهای سایندههای کوراندوم معمولی را که به راحتی خراشیده میشوند و آسیب زیرسطحی زیادی دارند، به طور کامل برطرف میکند.
一 ویژگیهای اکسید آلومینیوم پلاکتی
۱. فاز کریستالی و خلوص: شکل کریستالی آن α-al2O3 با سختی موس ۹ است؛ خلوص آن ≥۹۹٪ است، سدیم، آهن و ناخالصیهای مغناطیسی کمی دارد تا از آلودگی یونهای فلزی ویفرهای سیلیکونی جلوگیری شود؛ از نظر شیمیایی خنثی است و در دوغابهای پولیش پایه آب هیدرولیز نمیشود.
۲. ریختشناسی منحصر به فرد پلاکتها: ذرات، ویفرهای شش ضلعی مسطح با لبههای صاف و بدون گوشههای تیز هستند. در حین سنگزنی، ذرات به صورت صاف قرار میگیرند و به سطح ویفر سیلیکونی میچسبند، که این کار با استفاده از سنگزنی لغزشی صفحهای به جای برش ریز گوشههای تیز انجام میشود. فشار به طور مساوی توزیع میشود، ذرات به راحتی نمیشکنند و خراشهای حفرهای و لایههای آسیب عمیق زیرسطحی به طور قابل توجهی کاهش مییابد.
۳. کنترل اندازه ذرات: اندازه ذرات را میتوان به طور دقیق تنظیم کرد؛ محدوده توزیع اندازه ذرات باریک است، غلظت آسیاب بالا است و احتمال بروز عیوب ناشی از آسیاب بیش از حد کمتر است.
二. کاربرد فناوری چند فرآیندی بر روی ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی
۱. بعد از برش دادن، هر دو طرف را درشت چرخ کنید.
کاربردها: برای حذف ناهمواریهای سطحی و لایههای آسیبدیده برش ناشی از برش دایره داخلی و برش سیمی، و کنترل انحراف ضخامت کل ویفرهای سیلیکونی.
انتخاب ساینده: آلومینای تخت ۱.۵ تا ۵ میکرومتر، فرموله شده به صورت سوسپانسیون آسیاب پایه آب برای استفاده روی دیسک آسیاب چدنی دستگاه سنگ زنی دو طرفه.
اثرات فرآیند: در مقایسه با کوراندوم سفید معمولی، نرخ حذف مواد پایدارتر است و ضخامت لایه آسیب زیرسطحی از 8-12 میکرومتر به 3-5 میکرومتر کاهش مییابد؛ هیچ میکروخراش متراکمی روی سطح ویفر سیلیکونی وجود ندارد و زمان پولیش بعدی بیش از 30٪ کوتاه میشود؛ مصرف ساینده 40٪ کاهش مییابد و سایش دیسک سنگزنی تجهیزات کمتر میشود.
2. لبه تراشی و سنگ زنی لبه ویفر سیلیکونی تک کریستالی
لبههای ویفرهای سیلیکونی نواحی تمرکز تنش هستند و سایندههای مرسوم مانند کوراندوم سفید یا کاربید سیلیکون سبز میتوانند به راحتی باعث لبپریدگی لبهها و ترکهای ریز شوند. ذرات آلومینای مسطح، برش ملایم و یکنواختی را در لبههای ویفرهای سیلیکونی ایجاد میکنند و به طور مؤثر ترکهای ریز لبه را سرکوب کرده و بازده فرآیندهای اپیتاکسی و اتصال بعدی در دمای بالا را بهبود میبخشند. این یک ساینده اختصاصی برای صیقل دادن لبههای ویفرهای نیمههادی است.
۳. پیش پرداخت (پیش سنگ زنی CMP)
انتخاب: آلومینای مسطح بسیار ریز، همراه با یک پد ساینده پلی اورتان، به عنوان یک فرآیند تراز کردن قبل از پولیش مکانیکی شیمیایی.
هدف: کاهش زبری سطح Ra به 0.8 تا 1.5 نانومتر، کاهش قابل توجه زمان صیقلکاری دوغاب نهایی CMP سیلیس، کاهش هزینههای مصرفی CMP، کاهش عیوب خراش و بهبود بازده ویفر به بیش از 99٪.
کاربرد در مقیاس بزرگ روی ویفرهای سیلیکونی پلی کریستالی فتوولتائیک
پس از اینکه شمشهای سیلیکون پلیکریستالی مربعی شدند، بلوکهای سیلیکونی برش داده میشوند. دو سناریوی اصلی برای سنگزنی تولید انبوه ویفرهای سیلیکون پلیکریستالی فتوولتائیک وجود دارد:
۱. تراز کردن و سنگزنی دوطرفه ویفرهای سیلیکونی پلیکریستالی: سایندههای آزاد سنتی از آلومینای نامنظم استفاده میکنند که به راحتی خراشهای بین دانهای در مرز دانههای سیلیکون پلیکریستالی ایجاد میکند. سنگزنی لغزشی آلومینای تخت، عملکردی ملایم دارد و نقصهای شیاری در امتداد مرز دانهها ایجاد نمیکند و ضخامت یکنواخت کل ویفر سیلیکونی پلیکریستالی را تضمین میکند و مشکلات شکستگی خط را هنگام چاپ خمیر نقره کاهش میدهد و برای فرآیند پیشتیمار ویفرهای سیلیکونی سلولی PERC و TOPCon مناسب است.
۲. سنگزنی برای نازک کردن ویفرهای سیلیکونی پلیکریستالی فوق نازک: برای ویفرهای سیلیکونی فوق نازک، نیروی برش ساینده تخت ملایم است که به طور موثری از تاب برداشتن و ترک خوردن ویفر سیلیکونی جلوگیری میکند و سرعت عبور سنگزنی ویفر سیلیکونی فوق نازک را تا حد زیادی بهبود میبخشد.
