CN110789014B - 一种碳化硅衬底片的切片方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳化硅衬底片的切片方法。该方法取金刚石微粉，与乙二醇溶液、三乙醇胺、亚硝酸钠进行混合；将混合物转入搅拌装置中，进行顺时针、逆时针交替搅拌，搅拌过程持续2小时；再采用三股麻花母线的方式进行切割，将切片后的碳化硅衬底片表面损伤层深度降低至10μm以下，由于损伤层的厚度小于10μm，可以跳过碳化硼研磨工序直接进行粗抛加工，从而避免研磨造成的裂纹、破片、崩角等损失，提升总体加工效率和良率。在降低碳化硅衬底片表面损伤层的同时，减少切片后的加工工序，提升总体加工效率及良率。

Description

一种碳化硅衬底片的切片方法
技术领域
本发明涉及一种碳化硅衬底片的切片方法，属于碳化硅衬底片多线切片加工技术领域。
背景技术
碳化硅晶体是第三代宽带隙半导体材料，具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率高、电子饱和漂移速率高、电子迁移率高、介电常数小、抗辐射性能强、化学稳定性好等优良的物理、化学性质。优良的性能使得碳化硅晶体成为制造高温、高频、大功率、抗辐射光电集成器件的首选材料。
碳化硅衬底片通常采用电镀金刚线切割碳化硅晶棒的方法来制备，随着碳化硅晶棒尺寸由2英寸过渡到4、6英寸，其切割时长也是相应的增长，如何减少切片后的碳化硅衬底片表面损伤层，减少切片后的碳化硅衬底片加工工序，提升产品加工效率是目前急需解决的问题。
发明内容
针对传统的电镀金刚线切割所造成的衬底片表面损伤层深（大于25μm），本发明的目的在于提供一种碳化硅衬底片的切片方法，通过采用金刚石微粉配制的悬浮液、三股麻花母线的方式进行切割，将切片后的碳化硅衬底片表面损伤层深度降低至10μm以下，由于损伤层的厚度小于10μm，可以跳过碳化硼研磨工序直接进行粗抛加工，从而避免研磨造成的裂纹、破片、崩角等损失，提升总体加工效率和良率。在降低碳化硅衬底片表面损伤层的同时，减少切片后的加工工序，提升总体加工效率及良率。
一种碳化硅衬底片的切片方法，包括以下步骤：
步骤1，取D50粒径度8～12μm的金刚石微粉500g，与50L乙二醇溶液、500ml三乙醇胺、25g亚硝酸钠进行混合，得混合物A；按照此比例混合的混合物A能够保持良好的悬浮性，金刚石微粉不会发生团聚、沉淀等现象，良好的混合状态可以保证切割的表面质量，降低切割过程中造成损伤层过深的现象;
步骤2，将混合物A转入搅拌装置中，以转速为50rpm，进行顺时针5分钟、逆时针5分钟的交替搅拌，搅拌过程持续2小时；
步骤3，将搅拌好的混合物A转入切片机的冷却液缸内，开启搅拌功能，搅拌转速设置为25rpm；
步骤4，将晶棒的圆形截面按竖直方向的直径分割为等距离的40～60份；
步骤5，在切片设备程序控制界面依次设置各段圆形截面对应的坐标位置，在切片设备程序控制界面设置每个切割过程正向走线长度600～1000米，反向走线580～980米，所述正向走线长度必须大于反向走线长度，可以保证整个切割过程中新线会源源不断的按设定的程序进行补充；
步骤6，设置切片设备的金刚线运行速度为18～22m/s，运行加速度为1.5～2.5m/s2，所述运行加速度是指钢线由静止达到最大运行速度时每秒增加的速度或者由最大运行速度达到静止时每秒减少的速度；
步骤7，设置切片设备的进给速度为0.01～0.03mm/min，将碳化硅晶棒及工件板固定在切片机工作平台上；
步骤8，启动切片机冷却液喷洒系统，设备喷洒流量为3.0～6.0L/min，对喷洒系统各喷嘴进行检查确保混合物A均匀喷洒至多线切片机线网上；
步骤9，启动切片设备，采用三股麻花母线的方式进行晶棒切割。
作为改进的是，步骤6中金刚线运行速度为20m/s，运行加速度为2.0m/s2。
作为改进的是，步骤7中切片设备的进给速度为0.026mm/min。
作为改进的是,步骤9中三股麻花母线的每根钢线线径为0.06mm，三根钢线绞合后的直径为0.14mm。
上述切片方法中混合物A与三股麻花母线（所述三股麻花母线是指三根钢线绞合在一起，外观像通常所用的麻绳）配合使用，三股麻花母线表面的螺旋状花纹会带动金刚石微粉对碳化硅表面进行切割，在往复切割的过程中，金刚石微粉随着三股麻花母线的快速移动，在三股麻花母线表面的螺旋状花纹内翻滚、脱落、重新附着，在进行上述动作的同时，完成对碳化硅晶棒的切割.
有益效果：
与现有技术相比，本发明一种碳化硅衬底片的切片方法，在降低碳化硅衬底片表面损伤层的同时，减少切片后的加工工序，提升总体加工效率及良率。通过采用金刚石微粉配制的悬浮液、三股麻花母线的方式进行切割，将切片后的碳化硅衬底片表面损伤层深度降低至10μm以下，由于损伤层的厚度小于10μm，可以跳过碳化硼研磨工序直接进行粗抛加工，从而避免研磨造成的裂纹、破片、崩角等损失，提升总体加工效率和良率。
附图说明
图1为碳化硅晶棒的圆形截面分割示意图。
具体实施方式
实施例1
一种碳化硅衬底片的切片方法，包括以下步骤：
（1）取D50粒径度8～12μm的金刚石微粉500g，与50L乙二醇溶液、500ml三乙醇胺、25g亚硝酸钠进行混合得混合物A；
（2）将上述混合物用搅拌装置在转速在50rpm，顺时针5分钟、逆时针5分钟交替进行的状态下搅拌2小时；
（3）将上述搅拌好的混合液加入切片机的冷却液缸内，并开启搅拌功能，搅拌转速设置为25rpm；
（4）将4英寸碳化硅晶棒的圆形截面按竖直方向的直径分割为距离相等的40份；
（5）在切片设备程序控制界面依次设置各段圆形截面对应的坐标位置,在切片设备程序控制界面设置每个切割过程正向走线长度600米，反向走线580～596米（正向走线长度要大于反向走线长度）；
（6）设置切片设备的金刚线运行速度为20m/s，运行加速度为2.0m/s2（运行加速度：钢线由静止达到最大运行速度时每秒增加的速度或者由最大运行速度达到静止时每秒减少的速度）；
（7）设置切片设备的进给速度为0.026mm/min，将碳化硅晶棒及工件板固定在切片机工作平台上；
（8）启动切片机冷却液喷洒系统，设备喷洒流量为3.6L/min，对喷洒系统各喷嘴进行检查确保金刚石混合液均匀喷洒至多线切片机线网上；
（9）启动切片设备，进行晶棒切割。
取4英寸碳化硅晶棒分别采用上述方法和传统0.20～0.25mm金刚线切割的方法进行处理，对所得切片进行性能对比，所得数据如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种碳化硅衬底片的切片方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，取D50粒径度8～12μm的金刚石微粉500g，与50L乙二醇溶液、500ml三乙醇胺、25g亚硝酸钠进行混合，得混合物A；步骤2，将混合物A转入搅拌装置中，以转速为50rpm，进行顺时针5分钟、逆时针5分钟的交替搅拌，搅拌过程持续2小时；步骤3，将搅拌好的混合物A转入切片机的冷却液缸内，开启搅拌功能，搅拌转速设置为25rpm；步骤4，将晶棒的圆形截面按竖直方向的直径分割为等距离的40～60份；步骤5，在切片设备程序控制界面依次设置各段圆形截面对应的坐标位置，在切片设备程序控制界面设置每个切割过程正向走线长度600～1000米，反向走线580～980米，所述正向走线长度必须大于反向走线长度；步骤6，设置切片设备的金刚线运行速度为18～22m/s，运行加速度为1.5～2.5m/s2，所述运行加速度是指钢线由静止达到最大运行速度时每秒增加的速度或者由最大运行速度达到静止时每秒减少的速度；步骤7，设置切片设备的进给速度为0.01～0.03mm/min，将碳化硅晶棒及工件板固定在切片机工作平台上；步骤8，启动切片机冷却液喷洒系统，设备喷洒流量为3.0～6.0L/min，对喷洒系统各喷嘴进行检查确保混合物A均匀喷洒至多线切片机线网上；步骤9，启动切片设备，采用三股麻花母线的方式进行晶棒切割，其中，三股麻花母线的每根钢线线径为0.06mm，三根钢线绞合后的直径为0.14mm。
2.根据权利要求1所述的碳化硅衬底片的切片方法，其特征在于：步骤6中金刚线运行速度为20m/s，运行加速度为2.0m/s2。
3.根据权利要求1所述的碳化硅衬底片的切片方法，其特征在于：步骤7中切片设备的进给速度为0.026mm/min。
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Assignee: Hunan Lanxin Microelectronics Technology Co.,Ltd.

Assignor: JIANGSU JESHINE NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023110000116

Denomination of invention: A Slicing Method for Silicon Carbide Substrates

Granted publication date: 20211130

License type: Common License

Record date: 20230905

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