CN114347281A - 一种单晶硅片切割方法 - Google Patents
一种单晶硅片切割方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114347281A CN114347281A CN202210055094.7A CN202210055094A CN114347281A CN 114347281 A CN114347281 A CN 114347281A CN 202210055094 A CN202210055094 A CN 202210055094A CN 114347281 A CN114347281 A CN 114347281A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cutting
- silicon wafer
- ultrasonic vibration
- cut
- monocrystalline silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- KHSLHYAUZSPBIU-UHFFFAOYSA-M benzododecinium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 KHSLHYAUZSPBIU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- IZGXEGXUHBTDCR-UHFFFAOYSA-N dimethyl(13-phenyltridecyl)azanium;bromide Chemical compound [Br-].C[NH+](C)CCCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1 IZGXEGXUHBTDCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种单晶硅片切割方法，包括如下步骤：步骤一、将硅锭固定在超声振动辅助锯切加工设备的载物台上；步骤二、设定切削参数；其中，所述切削参数包括：载物台的运动速度、切割机主轴转速、锯片进给速度、切削深度、超声振动频率和振幅；步骤三、开切削液，对所述硅锭进行切削加工；其中，所述切削液的组成成分为：10％～30％Al2O3、0.5％～1.5％溴化二甲基苄基十二烷基铵、1％～3％柠檬酸，余量为水；步骤四、将切削得到的单晶硅片进行清洗后得到成品。本发明提供的单晶硅片切割方法，通过辅助超声振动和合理设置切削液成分，能够改善硅片质量，获得光滑平整的单晶硅片；本发明同时还能够提高单晶硅片切割加工的效率。
Description
技术领域
本发明属于硅片加工技术领域，特别涉及一种单晶硅片切割方法。
背景技术
单晶硅作为一种重要的新型半导体材料，在各个领域尤其是光伏发电与电子信息领域中得到了广泛应用，在太阳能发电和集成电路中起到举足轻重的作用。单晶硅是一种硬脆材料，具有硬度高、脆性大等特点，材料切削加工性能差，零件加工要求高，因此在加工过程中受到了一定的限制，难以用传统的机械加工方法和加工工具对单晶硅进行加工。
超声振动辅助锯切加工是一种将传统的超声加工和机械加工结合起来的加工技术，由于超声振动的引入，使得加工过程中工具对工件产生高频冲击，从而使工件产生微裂纹，有利于对材料的去除，因此超声振动辅助锯切对于硬脆性材料的加工十分适合，可以提高材料的加工效率，且对减少硅片表面损伤和残余应力都有较好的效果。
发明内容
本发明设计开发了一种单晶硅片锯切加工方法，本发明的目的之一是通过辅助超声振动和合理设置切削液成分，能够改善硅片质量，获得光滑平整的单晶硅片。
本发明还有一个目的是提高单晶硅材料的加工效率。
本发明提供的技术方案为：
一种单晶硅片切割方法，包括如下步骤：
步骤一、将硅锭固定在超声振动辅助锯切加工设备的载物台上；
步骤二、设定切削参数；
其中，所述切削参数包括：载物台的运动速度、切割机主轴转速、锯片进给速度、切削深度、超声振动频率和振幅；
步骤三、开切削液，对所述硅锭进行切削加工；
其中，所述切削液的组成成分为：
10％～30％Al2O3、0.5％～1.5％溴化二甲基苄基十二烷基铵、1％～3％柠檬酸，余量为水；
步骤四、将切削得到的单晶硅片进行清洗后得到成品。
优选的是，在所述步骤一之前，还包括：对所述硅锭进行清洗。
优选的是，设定所述载物台的运动速度为1000～1800μm/min。
优选的是，设定所述切割机主轴转速为：3000～10000r/min。
优选的是，设定所述锯片进给速度为：50～300mm/min。
优选的是，设定所述切削深度为：20～80μm。
优选的是，设定所述超声振动频率为20～50kHz。
优选的是，设定所述超声振动振幅为2～7μm。
本发明的有益效果是：
本发明提供的单晶硅片切割方法，通过辅助超声振动和特殊的切削液合理设置硅片切割参数，能够提高硅片的切割效率，减小切割能耗。
本发明提供的单晶硅片切割方法，改变了硅片塑性破裂方式，变为脆性破裂，并通过切削液在切割同时实现磨削效果，改善了硅片的表面质量，使硅片更光滑，更平整。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供了一种单晶硅片切割方法，具体的过程如下：
步骤一、检查并清洗硅锭，并将硅锭固定在超声振动辅助锯切加工设备的载物台上。
步骤二、设定切削参数；其中，所述切削参数包括：载物台的运动速度、切割机主轴转速、锯片进给速度、切削深度、超声振动频率和振幅。
步骤三、开切削液，对所述硅锭进行切削加工。
其中，所述切削液的组成成分(质量分数)为：
10％～30％Al2O3、0.5％～1.5％溴化二甲基苄基十二烷基铵、1％～3％柠檬酸，余量为水。
步骤四、将切削得到的单晶硅片进行清洗后得到成品。之后检查金刚石锯片磨损情况，准备进行下一次切割。
作为优选，设定所述载物台的运动速度为1000～1800μm/min。
作为优选，设定所述切割机主轴转速为：3000～10000r/min。
作为优选，设定所述锯片进给速度为：50～300mm/min。
作为优选，设定所述切削深度为：20～80μm。
作为进一步的优选，设定所述超声振动频率为20～50kHz。
作为进一步的优选，设定所述超声振动振幅为2～7μm。
实施例1
将待加工硅锭清洗、固定后，设定切削参数，载物台的运动速度：1000μm/min、切割机主轴转速：3000r/min、锯片进给速度：50mm/min、切削深度：80μm、超声振动频率：20kHz、超声振动振幅：3μm；打开切削液进行切削加工。
其中，切削液的中各组分的质量份数为：10％Al2O3、1.5％溴化二甲基苄基十二烷基铵、3％柠檬酸和85.5％水。
实施例2
将待加工硅锭清洗、固定后，设定切削参数，载物台的运动速度：1200μm/min、切割机主轴转速：5000r/min、锯片进给速度：60mm/min、切削深度：40μm、超声振动频率：30kHz、振幅：4μum；打开切削液进行切削加工。
其中，切削液的成分为：15％Al2O3、1％溴化二甲基苄基十二烷基铵、2％柠檬酸和82％水。
实施例3
将待加工硅锭清洗、固定后，设定切削参数，载物台的运动速度：1800μm/min、切割机主轴转速：6000r/min、锯片进给速度：150mm/min、切削深度：50μm、超声振动频率：40kHz、振幅：2μm；打开切削液进行切削加工。
其中，切削液的成分为：30％Al2O3、0.5％溴化二甲基苄基十二烷基铵、1％柠檬酸和68.5％水。
实施例4
将待加工硅锭清洗、固定后，设定切削参数，载物台的运动速度：1200μm/min、切割机主轴转速：10000r/min、锯片进给速度：300mm/min、切削深度：20μm、超声振动频率：50kHz、振幅：7μum；打开切削液进行切削加工。
其中，切削液的成分为：15％Al2O3、1％溴化二甲基苄基十二烷基铵、2％柠檬酸和82％水。
对比例1
将待加工硅锭清洗、固定后，设定切削参数，载物台的运动速度：1000μm/min、切割机主轴转速：3000r/min、锯片进给速度：60mm/min、切削深度：40μm；打开切削液进行切削加工。
其中，切削液的成分为：5％Al2O3、2％溴化二甲基苄基十二烷基铵、4％柠檬酸和89％水。
对比例2
将待加工硅锭清洗、固定后，设定切削参数，载物台的运动速度：1200μm/min、切割机主轴转速：5000r/min、锯片进给速度：60mm/min、切削深度：40μm；打开切削液进行切削加工。
其中，切削液的成分为：35％Al2O3、0.5％溴化二甲基苄基十二烷基铵、0.5％柠檬酸和64％水。
对比例3
将待加工硅锭清洗、固定后，设定切削参数，载物台的运动速度：1500μm/min、切割机主轴转速：6000r/min、锯片进给速度：80mm/min、切削深度：50μm；打开切削液进行切削加工。
其中，切削液的成分为：100％水。
经对比验证，实施例1～3中相对应对比例1～3加工效率具有明显的提高。
对实施例1～3和对比例1～3中切割得到的单晶硅片产品的表面粗糙度进行测试，测试结果如表1所示。
表1 单晶硅片表面粗糙度
从表1中可以看出，相对于对比例1～3，实施例1～4中硅片表面粗糙度明显较小。可以看出本实施例1～4中采用辅助超声振动、并合理设置振动参数，以及对切削液成分的合理配置，能够获得光滑平整的单晶硅片，提高单晶硅片的品质。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (8)
1.一种单晶硅片切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将硅锭固定在超声振动辅助锯切加工设备的载物台上；
步骤二、设定切削参数；
其中，所述切削参数包括：载物台的运动速度、切割机主轴转速、锯片进给速度、切削深度、超声振动频率和振幅；
步骤三、开切削液，对所述硅锭进行切削加工；
其中，所述切削液的组成成分为：
10％～30％Al2O3、0.5％～1.5％溴化二甲基苄基十二烷基铵、1％～3％柠檬酸，余量为水；
步骤四、将切削得到的单晶硅片进行清洗后得到成品。
2.根据权利要求1所述的单晶硅片切割方法，其特征在于，在所述步骤一之前，还包括：对所述硅锭进行清洗。
3.根据权利要求2所述的单晶硅片切割方法，其特征在于，设定所述载物台的运动速度为1000～1800μm/min。
4.根据权利要求3所述的单晶硅片切割方法，其特征在于，设定所述切割机主轴转速为：3000～10000r/min。
5.根据权利要求4所述的单晶硅片切割方法，其特征在于，设定所述锯片进给速度为：50～300mm/min。
6.根据权利要求4或5所述的单晶硅片切割方法，其特征在于，设定所述切削深度为：20～80μm。
7.根据权利要求6所述的单晶硅片切割方法，其特征在于，设定所述超声振动频率为20～50kHz。
8.根据权利要求7所述的单晶硅片切割方法，其特征在于，设定所述超声振动振幅为2～7μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210055094.7A CN114347281A (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 一种单晶硅片切割方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210055094.7A CN114347281A (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 一种单晶硅片切割方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114347281A true CN114347281A (zh) | 2022-04-15 |
Family
ID=81090973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210055094.7A Pending CN114347281A (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 一种单晶硅片切割方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114347281A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3112850A (en) * | 1962-10-31 | 1963-12-03 | United Aircraft Corp | Dicing of micro-semiconductors |
| CN101671528A (zh) * | 2009-09-27 | 2010-03-17 | 大连三达奥克化学股份有限公司 | 用于单晶硅片化学机械抛光的抛光液 |
| CN103121245A (zh) * | 2011-11-17 | 2013-05-29 | 赵钧永 | 固结磨料线切割方法及切割液 |
| WO2015170743A1 (ja) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | 花王株式会社 | サファイア板用研磨液組成物 |
| CN108357001A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-08-03 | 安徽科技学院 | 一种多晶硅片、金刚线超声复合加工方法、加工装置及应用 |
| CN109732411A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-10 | 上海理工大学 | 采用横向超声振动辅助切割单晶硅的装置及其使用方法 |
| CN113150697A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-07-23 | 广州凌玮科技股份有限公司 | 一种用于单晶硅片表面抛光的抛光液及其制备方法 |
-
2022
- 2022-01-18 CN CN202210055094.7A patent/CN114347281A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3112850A (en) * | 1962-10-31 | 1963-12-03 | United Aircraft Corp | Dicing of micro-semiconductors |
| CN101671528A (zh) * | 2009-09-27 | 2010-03-17 | 大连三达奥克化学股份有限公司 | 用于单晶硅片化学机械抛光的抛光液 |
| CN103121245A (zh) * | 2011-11-17 | 2013-05-29 | 赵钧永 | 固结磨料线切割方法及切割液 |
| WO2015170743A1 (ja) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | 花王株式会社 | サファイア板用研磨液組成物 |
| CN108357001A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-08-03 | 安徽科技学院 | 一种多晶硅片、金刚线超声复合加工方法、加工装置及应用 |
| CN109732411A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-10 | 上海理工大学 | 采用横向超声振动辅助切割单晶硅的装置及其使用方法 |
| CN113150697A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-07-23 | 广州凌玮科技股份有限公司 | 一种用于单晶硅片表面抛光的抛光液及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021088509A1 (zh) | 磷化铟晶棒裁切衬底晶圆片的方法 | |
| CN107160576B (zh) | 一种电镀金刚线快速切割硅片的方法 | |
| CN100348391C (zh) | 大直径SiC单晶的切割方法 | |
| CN109623504A (zh) | 一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工系统及方法 | |
| CN102490088A (zh) | 一种超声振动三维螺线磨削方法 | |
| CN101138869A (zh) | 单晶硅高效复合切割方法及其切割系统 | |
| JP2011255454A5 (zh) | ||
| CN1858169A (zh) | 半导体硅材料水基切削液 | |
| CN105313234A (zh) | 一种双面抛光蓝宝石晶片的加工方法 | |
| CN110328562A (zh) | 微晶玻璃薄片的加工方法 | |
| CN104551871A (zh) | 一种钽酸锂晶片的磨削加工方法 | |
| JP2023519381A (ja) | 多刃超硬ツールで硬くて脆い材料のフライス加工を行うための加工方法 | |
| CN106584687A (zh) | 一种单晶硅片切割装置及方法 | |
| CN103753163A (zh) | 一种木工刀具的加工方法 | |
| CN110340748A (zh) | 一种旋转超声法加工微半球凹模阵列的方法及装置 | |
| CN108127343A (zh) | 新型钕铁硼加工方法 | |
| CN114347281A (zh) | 一种单晶硅片切割方法 | |
| WO2021190529A1 (zh) | 一种实现以铣代磨加工的pcd刀具、其制备方法及应用 | |
| CN203062465U (zh) | 一种双磨头立式圆盘磨床 | |
| CN105922465B (zh) | 一种砂浆切割大尺寸碳化硅体的方法 | |
| CN112828319A (zh) | 一种陶瓷基复合材料的超声弯曲振动辅助车削装置及方法 | |
| CN110091222A (zh) | 一种对SiCp/Al复合材料超声振动辅助磨削的制孔方法 | |
| CN101710603A (zh) | 一种用于太阳电池硅片加工的多线切割工艺组合 | |
| Shen et al. | Study on the influence of variation of contact arc zone on the single-pass sawing of sapphire wafer | |
| JP7035153B2 (ja) | 面取り装置及び面取り方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |