استخدام أكسيد الألومنيوم الصفائحي في طحن وتلميع رقائق السيليكون أحادية البلورة ومتعددة البلورات
أكسيد الألومنيوم الصفيحي (α-Al₂O₃ ذو الشكل الصفيحي/الصفيحي السداسي، المشابه لسلسلة Fujimi PWA اليابانية) عبارة عن بلورة سداسية مسطحة عالية النقاء ذات نسبة أبعاد قابلة للتحكم وحواف غير حادة. وهو المادة الكاشطة الدقيقة الرئيسية لعمليات التخفيف والطحن والتلميع الأولي بعد تقطيع رقائق السيليكون. يُستخدم على نطاق واسع في عمليات الطحن ثنائي الجانب، وشطف الحواف، والتلميع الأولي قبل عملية التلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP) لرقائق السيليكون أحادية البلورة ورقائق السيليكون متعددة البلورات المستخدمة في الخلايا الكهروضوئية، مما يحل تمامًا عيوب مواد الكوروندوم الكاشطة العادية التي يسهل خدشها وتُسبب تلفًا كبيرًا تحت السطح.
– خصائص أكسيد الألومنيوم في الصفائح الدموية
1. الطور البلوري والنقاء: الشكل البلوري هو α-al2O3، بصلابة موس تبلغ 9؛ النقاء ≥99%، مع انخفاض الصوديوم والحديد والشوائب المغناطيسية لتجنب تلوث رقائق السيليكون بأيونات المعادن؛ يتميز بخمول كيميائي قوي ولا يتحلل مائيًا في معاجين التلميع المائية.
2. شكل فريد للصفائح: الجسيمات عبارة عن رقائق سداسية مسطحة ذات حواف ناعمة وخالية من الزوايا الحادة. أثناء عملية الطحن، تستقر الجسيمات بشكل مسطح وتلتصق بسطح رقاقة السيليكون، باستخدام الطحن الانزلاقي المستوي بدلاً من القطع الدقيق ذي الزوايا الحادة. يتوزع الضغط بالتساوي، مما يمنع تكسر الجسيمات بسهولة، ويقلل بشكل ملحوظ من الخدوش الناتجة عن التنقر وطبقات التلف العميقة تحت السطح.
3. إمكانية التحكم في حجم الجسيمات: يمكن ضبط حجم الجسيمات بدقة؛ نطاق توزيع حجم الجسيمات ضيق، وتناسق الطحن عالٍ، ومن غير المرجح حدوث عيوب الطحن الزائد.
ثانيًا: تطبيق تقنية المعالجة المتعددة على رقائق السيليكون أحادية البلورة
1. بعد التقطيع، قم بطحن كلا الجانبين بشكل خشن.
التطبيقات: لإزالة عدم انتظام السطح وطبقات تلف القطع الناتجة عن القطع الدائري الداخلي والقطع السلكي، وللتحكم في الانحراف الكلي لسمك رقائق السيليكون.
اختيار المواد الكاشطة: ألومينا مسطحة بحجم 1.5-5 ميكرومتر، مُصاغة في معلق طحن مائي للاستخدام على قرص الطحن المصنوع من الحديد الزهر لآلة الطحن ذات الوجهين.
تأثيرات العملية: بالمقارنة مع الكوروندوم الأبيض العادي، فإن معدل إزالة المواد أكثر استقرارًا، ويقل سمك طبقة التلف تحت السطح من 8-12 ميكرومتر إلى 3-5 ميكرومتر؛ ولا توجد خدوش دقيقة كثيفة على سطح رقاقة السيليكون، ويتم تقصير وقت التلميع اللاحق بأكثر من 30٪؛ وينخفض استهلاك المواد الكاشطة بنسبة 40٪، ويقل تآكل قرص الطحن الخاص بالمعدات.
2. تشذيب حواف رقائق السيليكون أحادية البلورة وصقلها
تُعدّ حواف رقائق السيليكون مناطق تركيز إجهاد، ويمكن للمواد الكاشطة التقليدية، مثل الكوروندوم الأبيض أو كربيد السيليكون الأخضر، أن تُسبب بسهولة تشقق الحواف وظهور شقوق دقيقة. توفر جزيئات الألومينا المسطحة قطعًا لطيفًا ومتجانسًا لحواف رقائق السيليكون، مما يُقلل بشكل فعال من الشقوق الدقيقة ويُحسّن إنتاجية عمليات الترسيب والربط اللاحقة عند درجات حرارة عالية. إنها مادة كاشطة مُخصصة لتلميع حواف رقائق أشباه الموصلات.
3. التلميع المسبق (الطحن المسبق CMP)
الاختيار: ألومينا مسطحة فائقة النعومة، مقترنة بوسادة كاشطة من البولي يوريثان، كعملية تسوية قبل التلميع الكيميائي الميكانيكي.
الهدف: تقليل خشونة السطح Ra إلى 0.8-1.5 نانومتر، وتقصير وقت تلميع معجون السيليكا CMP النهائي بشكل كبير، وتقليل تكاليف المواد الاستهلاكية في عملية CMP، وتقليل عيوب الخدش، وتحسين إنتاجية الرقاقة إلى أكثر من 99٪.
ثالثًا: تطبيق واسع النطاق على رقائق السيليكون متعددة البلورات الكهروضوئية
بعد تسوية سبائك السيليكون متعدد البلورات، تُقطع كتل السيليكون إلى شرائح. يوجد سيناريوهان رئيسيان لطحن رقائق السيليكون متعدد البلورات المستخدمة في الخلايا الكهروضوئية بكميات كبيرة:
1. تسوية وصقل رقائق السيليكون متعدد البلورات من الجهتين: تستخدم المواد الكاشطة التقليدية الألومينا غير المنتظمة، مما يُسبب خدوشًا بين الحبيبات عند حدودها في السيليكون متعدد البلورات. أما الصقل الانزلاقي باستخدام الألومينا المسطحة فيتميز بتأثيره اللطيف، ولا يُسبب عيوبًا على طول حدود الحبيبات، مما يضمن سماكة موحدة لرقاقة السيليكون متعدد البلورات بأكملها، ويقلل من مشاكل انقطاع الخطوط عند طباعة معجون الفضة، وهو مناسب لعملية المعالجة المسبقة لرقائق السيليكون من نوعي PERC وTOPCon.
2. الطحن لترقيق رقائق السيليكون متعددة البلورات فائقة الرقة: بالنسبة لرقائق السيليكون فائقة الرقة، تكون قوة القطع للمادة الكاشطة المسطحة لطيفة، مما يمنع بشكل فعال رقاقة السيليكون من الانحناء والتشقق، ويحسن بشكل كبير معدل نجاح طحن رقائق السيليكون فائقة الرقة.
