金刚石线锯切割多晶硅片表面特性与制绒方法研究

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金刚石线锯切割技术是一种采用固着金刚石颗粒的钢线代替钢线和砂浆的新型切片技术。与现行的砂浆切割技术相比,它具有切割速率快、环境负荷小以及切割锯屑易回收等优势,有望成为未来硅片切割生产的主流技术。但业界反映现行的酸制绒工艺对金刚石切割多晶硅片制绒失效,减反射效果不佳而且表面切割纹无法去除。本文针对这一问题开展实验研究。研究结果显示:金刚石线锯切割多晶硅片的表面形貌与砂浆切割硅片表面形貌明显不同,主要包括光滑区、粗糙交界区、脆性崩坑及平行切割纹;其中光滑区面积约占硅片表面积的38%左右;在光滑区域表面存在一层非晶硅层,该非晶硅层是由金刚石颗粒刻划硅片表面产生强烈塑性变形造成;由于光滑区域的存在,使得金刚石切割硅片的反射率在可见光范围内高于砂浆切割硅片的反射率。采用了HNO3-HF-H2O混合酸体系对金刚石切割硅片进行制绒研究,包括富HNO3体系和富HF体系。结果显示:富HNO3和富HF体系均无法有效消除硅片表面切割纹,同时减反射效果不佳,无法满足生产要求。两种酸腐蚀体系对于表面切割纹的作用是相反的,富硝酸体系使得表面切割纹有所淡化,而富氢氟酸体系却使往复纹更加显著。因此我们认为不能仅单纯调节酸制绒配方来解决金刚石切割多晶硅片的制绒和切割纹问题。我们进一步尝试了碱预处理、表面掩膜和气相刻蚀三种新型制绒方法对金刚石切割多晶硅片进行制绒。其中碱预处理能够完全消除切割纹,但是制绒效果有待提高;表面掩膜能改善金刚石切割多晶硅片酸制绒的绒面形貌和降低硅片绒面的反射率。气相刻蚀方法可以完全消除硅片表面的切割纹,并且制绒所得绒面具有很好的减反射效果,反射率最低可达12%。
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