Application de l’oxyde d’aluminium en plaquettes dans le meulage et le polissage des plaquettes de silicium monocristallin et polycristallin
L’oxyde d’aluminium en plaquettes (α-Al₂O₃ hexagonal, comparable à la série Fujimi PWA japonaise) est un cristal hexagonal plat de haute pureté, à rapport d’aspect contrôlable et aux bords émoussés. C’est l’abrasif de précision de référence pour l’amincissement, le meulage et le pré-polissage après découpe des plaquettes de silicium. Il est largement utilisé pour le meulage double face, le chanfreinage des bords et le polissage pré-CMP des plaquettes de silicium monocristallin et polycristallin de qualité photovoltaïque, palliant ainsi les défauts des abrasifs au corindon classiques, sensibles aux rayures et susceptibles d’endommager la surface.
Caractéristiques de l’oxyde d’aluminium plaquettaire
1. Phase cristalline et pureté : La forme cristalline est α-Al2O3, avec une dureté Mohs de 9 ; la pureté est ≥99 %, avec de faibles teneurs en sodium, en fer et en impuretés magnétiques afin d’éviter la contamination des plaquettes de silicium par des ions métalliques ; elle présente une forte inertie chimique et ne s’hydrolyse pas dans les suspensions de polissage à base d’eau.
2. Morphologie unique des plaquettes : Les particules sont des plaquettes hexagonales plates aux bords lisses et sans angles vifs. Lors du meulage, les particules restent à plat et adhèrent à la surface de la plaquette de silicium, grâce à un meulage par glissement planaire plutôt qu’à une micro-découpe à angles vifs. La pression est uniformément répartie, les particules ne se cassent pas facilement et les piqûres ainsi que les dommages profonds en subsurface sont considérablement réduits.
3. Maîtrise de la taille des particules : La taille des particules peut être ajustée avec précision ; la plage de distribution granulométrique est étroite, la régularité du broyage est élevée et les défauts de sur-broyage sont moins susceptibles de se produire.
II. Application de la technologie multiprocessus aux plaquettes de silicium monocristallin
1. Après avoir tranché, hachez grossièrement les deux côtés.
Applications : Pour éliminer les irrégularités de surface et les couches endommagées par la découpe circulaire intérieure et la découpe au fil, et pour contrôler l’écart d’épaisseur total des plaquettes de silicium.
Sélection des abrasifs : alumine plate de 1,5 à 5 µm, formulée en suspension abrasive à base d’eau pour une utilisation sur le disque de meulage en fonte d’une rectifieuse double face.
Effets du procédé : Comparé au corindon blanc ordinaire, le taux d’enlèvement de matière est plus stable et l’épaisseur de la couche endommagée sous la surface est réduite de 8-12 µm à 3-5 µm ; il n’y a pas de micro-rayures denses sur la surface de la plaquette de silicium et le temps de polissage ultérieur est raccourci de plus de 30 % ; la consommation d’abrasif est réduite de 40 % et l’usure du disque de meulage de l’équipement est moindre.
2. Chanfreinage et meulage des bords des plaquettes de silicium monocristallin
Les bords des plaquettes de silicium sont des zones de concentration de contraintes, et les abrasifs conventionnels tels que le corindon blanc ou le carbure de silicium vert peuvent facilement provoquer des ébréchures et des microfissures. Les particules d’alumine plates permettent une découpe douce et uniforme des bords des plaquettes de silicium, supprimant efficacement les microfissures et améliorant le rendement des procédés d’épitaxie et de collage à haute température ultérieurs. Il s’agit d’un abrasif spécialement conçu pour le polissage des bords des plaquettes de semi-conducteurs.
3. Pré-polissage (pré-rectification CMP)
Sélection : Alumine plate ultra-fine, associée à un tampon abrasif en polyuréthane, comme processus de nivellement avant le polissage chimico-mécanique.
Objectif : Réduire la rugosité de surface Ra à 0,8–1,5 nm, raccourcir considérablement le temps de polissage de la suspension CMP de silice finale, réduire les coûts des consommables CMP, réduire les défauts de rayures et améliorer le rendement des plaquettes à plus de 99 %.
III. Application à grande échelle sur des plaquettes de silicium polycristallin photovoltaïques
Après le rectification des lingots de silicium polycristallin, les blocs de silicium sont découpés. Il existe deux principaux scénarios pour le broyage en série des plaquettes de silicium polycristallin photovoltaïques :
1. Planage et rectification double face des plaquettes de silicium polycristallin : Les abrasifs libres traditionnels utilisent de l’alumine irrégulière, ce qui provoque facilement des rayures intergranulaires aux joints de grains du silicium polycristallin. La rectification par glissement à l’alumine plane offre une action douce et ne crée pas de défauts de rainure le long des joints de grains, garantissant ainsi une épaisseur uniforme sur toute la plaquette de silicium polycristallin, réduisant les problèmes de rupture de lignes lors de l’impression de pâte d’argent et convenant au prétraitement des plaquettes de silicium pour cellules PERC et TOPCon.
2. Meulage pour l’amincissement des plaquettes de silicium polycristallin ultra-minces : Pour les plaquettes de silicium ultra-minces, la force de coupe de l’abrasif plat est douce, ce qui empêche efficacement la plaquette de silicium de se déformer et de se fissurer, et améliore considérablement le taux de réussite du meulage des plaquettes de silicium ultra-minces.
