硅抛光片的几何参数及一些参数定义

　　硅抛光片的基本几何参数

　　集成电路硅片的规格要求比较严格，必须有一系列参数来表示和限制。主要包括：硅片的直径或边长，硅片的厚度、平整度、翘曲度及晶向的测定，下面分别一一讨论。

　　1. 硅片的直径（边长），硅片的厚度是硅片的重要参数。如果硅片的直径（边长）太大，基于硅片的脆性，要求厚度增厚，这样就浪费昂贵的硅材料，而且平整度难于保证，对后续加工及电池的稳定性影响较大，再说单晶硅的硅锭直径也很难产生很大；直径或边长太小，厚度减小，用材少，平整度相对较好，电池的稳定性较好，但是硅片的后续加工会增加电极等方面的成本。一般情况下，太阳能电池的硅片是根据硅锭的大小设置直径或边长的大小，一般的圆形单晶、多晶硅硅片的直径为（76.2 mm ）或（101.6 mm ），而单晶正方形硅片的边长为100mm、125mm、150mm；多晶正方形硅片的边长为100mm、150mm、210mm。

　　2. 硅片的平整度是硅片的最重要参数，它直接影响到可以达到的特征线宽和器件的成品率。对于太阳能硅片则影响转换效率和寿命，不同级别集成电路的制造需要不同的平整度参数，平整度目前分为直接投影和间接投影，直接投影的系统需要考虑的是整个硅片的平整度，而分步进行投影的系统需要考虑的是投影区域的局部的平整度。太阳能硅片要求较低，硅片的平整度一般用TIR 和FPD 这两个参数来表示。

　　3. 硅片的翘曲度是衡量硅片的参数之一，它也影响到可以达到的光刻的效果和器件的成品率。不同级别集成电路的制造需要不同的翘曲度参数，硅片的翘曲度一般用BOW、TTV 和WARP 这三个参数来表示。

　　4.晶向的测定也是一个重要的参数晶向是指晶列组的方向，它用晶向指数表示。半导体集成电路是在低指数面的半导体衬底上制作的。硅MOS 集成电路硅片通常为（100）晶面的硅片，硅双极集成电路硅片通常为（111）晶面或（100）晶面的硅片。硅片表面的晶体取向对于器件制造较为重要［21］，在单晶切割，定位面研磨和切片操作之前都要进行晶向定向，使晶向及其偏差范围符合工艺规范的要求。晶向测定的方法主要X射线法。X 射线法的精度较高，已经得到了广泛应用。但是，对太阳电池所用硅片通常不进行晶向的检查，只是对硅片的厚度进行控制。但是，晶向念头过大，会影响光电转换效率。

　　割断

　　割断是指在晶体生长完成取出后，沿垂直于晶体生长的方向切去晶体硅头和硅尾无用的部分，即头部的籽晶和放肩部分以及尾部的收尾部分。一般利用外圆切割机进行切断，而大直径的单晶硅，一般使用带式切割机来割断。切断后所形成的是圆柱体，其截面是圆形；对于正方形硅片加工的硅棒，一样进行割断后所形成的是圆柱体，其截面是圆形。

　　滚圆和切方块

　　无论是直拉单晶硅还是区熔单晶硅，由于晶体生长时的热振动，热冲击等一些原因，晶体表面都不是非常平滑的，整根单晶硅的直径有一定偏差起伏；而且晶体生长完成后的单晶硅棒表面存在扁平棱线，所以需要进一步加工，使得整根单晶硅棒的直径达到一个统一，以便今后的材料和器件加工工艺中操作。一般是利用金刚石砂轮磨削晶体硅的表面，可以使得整根单晶硅的直径统一，并且能达到所需直径。而切方块也就不需要进行滚圆这个工序，只需先进行切方块处理，沿着晶体棒的纵向方向，也就是晶体的生长方向，利用外圆切割机将晶体硅锭切成一定尺寸的长方体硅片，其截面为正方形。滚圆或切方块会在晶体硅的表面造成严重的机械损伤，因此磨削加工所达到的尺寸与所要求的硅片尺寸相比要留出一定的余量。对于轻微裂纹，会在其后的切片过程中引起硅片的微裂纹和崩边，所以在滚圆或切方块后一般要进行化学腐蚀等工序，去除滚圆或切方块的机械损伤。