Ứng dụng oxit nhôm dạng tấm trong quá trình mài và đánh bóng các tấm silicon đơn tinh thể và đa tinh thể.
Nhôm oxit dạng tấm (α-Al₂O₃ dạng tấm/hình lục giác, tương đương với dòng sản phẩm Fujimi PWA của Nhật Bản) là tinh thể lục giác phẳng có độ tinh khiết cao với tỷ lệ kích thước có thể điều chỉnh và các cạnh được làm cùn. Đây là chất mài mòn chính xác chủ đạo được sử dụng trong các quy trình làm mỏng, mài và đánh bóng sơ bộ sau khi cắt lát tấm silicon. Nó được sử dụng rộng rãi trong các quy trình mài hai mặt, vát cạnh và đánh bóng sơ bộ CMP của các tấm silicon đơn tinh thể và các tấm silicon đa tinh thể cấp quang điện, giải quyết hoàn hảo những nhược điểm của chất mài mòn corundum thông thường dễ bị trầy xước và gây ra hư hại lớn ở lớp dưới bề mặt.
I. Đặc điểm của oxit nhôm dạng tấm
1. Pha tinh thể và độ tinh khiết: Dạng tinh thể là α-Al2O3, có độ cứng Mohs là 9; độ tinh khiết ≥99%, hàm lượng natri, sắt và tạp chất từ tính thấp để tránh nhiễm bẩn ion kim loại cho các tấm silicon; nó có tính trơ hóa học cao và không bị thủy phân trong dung dịch đánh bóng gốc nước.
2. Hình thái tiểu cầu độc đáo: Các hạt có dạng tấm lục giác phẳng với các cạnh nhẵn và không có góc nhọn. Trong quá trình mài, các hạt nằm phẳng và bám dính vào bề mặt tấm silicon, sử dụng phương pháp mài trượt phẳng thay vì cắt vi mô góc nhọn. Áp lực được phân bố đều, các hạt không dễ bị vỡ, và các vết xước rỗ và các lớp hư hại sâu dưới bề mặt được giảm thiểu đáng kể.
3. Khả năng kiểm soát kích thước hạt: Kích thước hạt có thể được điều chỉnh chính xác; phạm vi phân bố kích thước hạt hẹp, độ đồng nhất khi nghiền cao và ít có khả năng xảy ra các khuyết tật do nghiền quá mức.
II. Ứng dụng công nghệ đa quy trình trên tấm wafer silicon đơn tinh thể
1. Sau khi thái lát, xay thô cả hai mặt.
Ứng dụng: Loại bỏ các bất thường trên bề mặt và các lớp hư hại do cắt vòng tròn bên trong và cắt dây gây ra, đồng thời kiểm soát độ lệch tổng thể về độ dày của các tấm silicon.
Lựa chọn vật liệu mài mòn: Bột alumina phẳng 1,5-5 μm, được pha chế thành dung dịch mài gốc nước để sử dụng trên đĩa mài gang của máy mài hai mặt.
Hiệu quả của quá trình: So với corundum trắng thông thường, tốc độ loại bỏ vật liệu ổn định hơn, và độ dày của lớp hư hại dưới bề mặt giảm từ 8-12 μm xuống còn 3-5 μm; không có các vết xước siêu nhỏ dày đặc trên bề mặt tấm silicon, và thời gian đánh bóng tiếp theo được rút ngắn hơn 30%; lượng tiêu hao chất mài mòn giảm 40%, và độ mài mòn của đĩa mài thiết bị ít hơn.
2. Vát cạnh và mài cạnh tấm wafer silicon đơn tinh thể
Các cạnh của tấm bán dẫn silicon là những vùng tập trung ứng suất, và các chất mài mòn thông thường như corundum trắng hoặc silicon carbide xanh có thể dễ dàng gây ra hiện tượng sứt mẻ cạnh và nứt vi mô. Các hạt alumina phẳng cung cấp khả năng cắt nhẹ nhàng và đồng đều cho các cạnh của tấm bán dẫn silicon, giúp ngăn chặn hiệu quả các vết nứt vi mô ở cạnh và cải thiện năng suất của các quy trình ghép nối và epitaxy nhiệt độ cao tiếp theo. Đây là chất mài mòn chuyên dụng để đánh bóng các cạnh của tấm bán dẫn.
3. Đánh bóng sơ bộ (Mài sơ bộ bằng phương pháp CMP)
Lựa chọn: Bột alumina siêu mịn, kết hợp với miếng đệm mài mòn polyurethane, được sử dụng như một quy trình làm phẳng bề mặt trước khi đánh bóng cơ học bằng hóa chất.
Mục tiêu: Giảm độ nhám bề mặt Ra xuống 0,8–1,5 nm, rút ngắn đáng kể thời gian đánh bóng của dung dịch silica CMP cuối cùng, giảm chi phí vật tư tiêu hao CMP, giảm các khuyết tật do trầy xước và nâng cao năng suất wafer lên trên 99%.
III. Ứng dụng quy mô lớn trên tấm silicon đa tinh thể quang điện
Sau khi các thỏi silicon đa tinh thể được cắt vuông vức, các khối silicon được cắt lát. Có hai kịch bản chính cho việc nghiền hàng loạt các tấm silicon đa tinh thể dùng trong sản xuất quang điện:
1. San phẳng và mài hai mặt tấm silicon đa tinh thể: Các chất mài mòn tự do truyền thống sử dụng alumina không đều, dễ tạo ra các vết xước giữa các hạt tại ranh giới hạt của silicon đa tinh thể. Quá trình mài trượt bằng alumina phẳng có tác động nhẹ nhàng và sẽ không tạo ra các khuyết tật rãnh dọc theo ranh giới hạt, đảm bảo độ dày đồng đều của toàn bộ tấm silicon đa tinh thể, giảm các vấn đề đứt đoạn đường kẻ khi in keo bạc, và phù hợp với quy trình tiền xử lý các tấm silicon của pin PERC và TOPCon.
2. Mài mỏng các tấm silicon đa tinh thể siêu mỏng: Đối với các tấm silicon siêu mỏng, lực cắt của chất mài phẳng nhẹ nhàng, giúp ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng cong vênh và nứt vỡ tấm silicon, đồng thời cải thiện đáng kể tỷ lệ thành công của quá trình mài các tấm silicon siêu mỏng.
