CN109251786B - 一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法，利用SiC晶体的切割液的装置配制而成，所述SiC晶体的切割液的装置包括储液桶、进气孔隔板，压缩空气进气口、恒温水盘管、超声波发生器、电动机、搅拌叶轮和温度监控传感器；本发明用于切割SiC晶体的切割液配制方法，配制出来SiC晶体切割液浓度均匀性比较好、不存在颗粒团聚，可以大大提高切割液的切割能力，切割出来的晶片弯曲度、翘曲度及总厚度无偏差，而且有效降低晶片后道加工难度，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及晶体加工技术领域，具体涉及一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法。
背景技术
SiC作为宽禁带材料材料的代表，是继Si和Ga、As之后的第三代半导体。它具有宽禁带(2.2～3.3eV，是Si的2～3倍)、高热导率(是Si的3～3.3倍)、高击穿场强(4*106V/cm,是Si的10倍)、高饱和载流子迁移速率(2.5*107cm/S，是Si的2.5倍)等的特点，所以SiC特别适合制造高温、高频、大功率等方电子器件。
然而，SiC的硬度非常高，莫氏(Mohs)硬度为9.2～9.3，仅次于金刚石，因此SiC晶体加工难度相当大。目前只能使用金刚石磨料进行初加工。而生产出具有高附加值的晶片的第一步，是把SiC晶体切割成晶片。目前切割所用切割液来源主要有两种，一种是依靠进口，另一种国内厂家自制。进口切割液存在成本高、采购周期长等缺点，严重阻碍了国内SiC晶体行业切割成本的降低。部分国内国内厂家采用自制切割液进行切割，长期以来疏于对配制切割液装置的研究，简单粗制的装置导致导致切割液内的金刚石磨料容易聚集，造成切割过程中切割能力不足，导致切割后的晶片大量面型较差。因此，设计一种可以配制切割SiC晶体的切割液的方法，是急迫的需求。
目前切割SiC的切割液配制，主要根据以往切割Si、Ga、As等经验衍生而来。利用简单的容纳桶加上搅拌扇叶便成为切割液制备装置。目前配制出的切割液，加工目前的软性材料不存在问题。但就新型的硬质SiC晶体的切割，配制的切割液已经难于应付。基于目前配制的切割液功能有限，在同样耗材基础上，配制出切割液内的金刚石粉存在团聚、分布不均匀、容易沉降等现象。切割SiC晶体能力较弱，导致切割完的晶片面型(主要包括BOW、WARP、TTV)较差。
中国专利CN108504424A公开了一种硅晶体线切割液，属于晶体切割技术领域。本发明将(N-脒基)十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇磷酸酯按质量比2：1～4：1混合，并加入聚乙二醇磷酸酯质量0.2～0.4倍的对二氯苯和聚乙二醇磷酸酯质量0.12～0.18倍的二茂铁，恒温搅拌反应，出料，即得改性添加剂；将聚乙二醇，螯合剂，消泡剂，改性添加剂，碳酸氢钙，有机酸，磷脂，硝酸铵，预处理碳化硅置于2号烧杯中，于转速为500～800r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得硅晶体线切割液。本发明提供的硅晶体线切割液。本发明技术方案制备的硅晶体线切割液具有优异的分散悬浮性能的特点，能够有效的分散在体系中，提高切割效率，但是此发明中，制备的切割液容易团聚，长时间存放容易沉降，影响切割效果。
因此，基于对切割液性能的了解，设计一种用于切割SiC晶体的切割液的配制方法，解决金刚石磨料在矿物油中的团聚、分布不均匀，容易沉降等问题，使金刚石磨料在切割液中充分分散、均匀分布，且悬浮能力增强。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于切割SiC晶体的切割液的配制方法，可以有效改善目前配制出来SiC晶体切割液浓度均匀性比较差、存在大部分颗粒团聚，造成切割液切割能力不足，导致切割出来的晶片弯曲度、翘曲度及总厚度偏差较大，晶片后道加工难度大，生产成本高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法，利用SiC晶体的切割液的装置配制而成，SiC晶体的切割液的装置包括储液桶、进气孔隔板，压缩空气进气口、恒温水盘管、超声波发生器、电动机、搅拌叶轮和温度监控传感器；用于切割SiC晶体的切割液配制方法具体步骤包括：
S10，在储液桶中，放入50L的矿物油，打开搅拌叶轮对矿物油进行搅拌1min～5min，搅拌同时打开恒温水盘管，设定控制温度为45℃～80℃；
S20，S10中矿物油温度达到设定温度后，开压缩空气进气口，往储液桶中倒入3kg切割磨料得混合物，混合物混合12h～24h得切割液；
S30，取用配制好的切割液，放入切割机供液桶中进行SiC晶体切割。
进一步的，电动机为可调速搅拌电动机。
进一步的，S10中，矿物油的粘度为0.3mPa·s～0.5mPa·s。
更进一步的，S10中，搅拌叶轮转速为30rpm～60rpm。可以使切割液围绕砂浆桶的轴向进行旋转混合，提高切割磨料的分散均匀性。
进一步的，S20中，压缩空气压力为2.5kg/cm2～3.5kg/cm2。
更进一步的，S20中，切割磨料为粒径为10μm的金刚石粉。
更进一步的，S20中，切割磨料的添加速率为0.3g/s～0.6g/s。
更进一步的，S20中，混合物混合12h～24h具体操作为：打开超声波发生器，在超声波频率为40KHz～120KHz条件下对矿物油超声震动12h～24h。
本发明的优点是：
1.本发明公开的用于切割SiC晶体的切割液配制方法，在切割液配制切割液过程中，恒温水盘管可以保证配制切割液桶内温度的稳定性，不会受到环境的影响，且与温度监控传感器形成闭环控制，进一步保证切割液的温度可以稳定在设定值范围内，这样不同批次配制的的切割液在温度控制方面不会存在差异，使每次配制切割液的环境可以保持一致，也可以通过提高切割液的温度使其粘度下降，可以提高切割研磨粉的分散速度；
2.本发明公开的用于切割SiC晶体的切割液配制方法，在切割液配制切割液过程中，进气孔隔板与压缩空气进口进行压缩空气输入，压缩空气气体由下至上进入切割液中，带动切割液由下而上翻滚，避免因重力原因，导致切割磨料沉降在储液桶的底部，充足的压缩空气通入，使切割液浓度上下一致，保证了上下浓度、均匀性一致；
3.本发明公开的用于切割SiC晶体的切割液配制方法，在切割液配制切割液过程中，超声波发生器以一定频率震动，不断的打撒团聚的切割磨料，使切割磨料不发生团聚，确保参与切割的磨料比例增加，从而提高本发明用于切割SiC晶体的切割液的切割能力；
4.本发明公开的用于切割SiC晶体的切割液配制方法，制备的切割液，在切割SiC晶体中切割磨料充分参与，可以提高切割液的切割能力，从而改善切割后晶片的面型，并且切割能力的提高，大大缩短切割时间，提高切割效率；
5.本发明用于切割SiC晶体的切割液配制方法，配制出来SiC晶体切割液浓度均匀性比较好、不存在颗粒团聚，可以大大提高切割液的切割能力，切割出来的晶片弯曲度、翘曲度及总厚度无偏差，而且有效降低晶片后道加工难度，降低生产成本。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明配制可切割SiC晶体的切割液的装置示意图。
图中标记为：1-电动机；2-储液桶；3-温度监控传感器；4-超声波发生器；5-恒温水盘管；6-搅拌叶轮；7-进气孔隔板；8-压缩空气进口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法
利用SiC晶体的切割液的装置配制而成，SiC晶体的切割液的装置包括储液桶、进气孔隔板，压缩空气进气口、恒温水盘管、超声波发生器、电动机、搅拌叶轮和温度监控传感器；电动机为可调速搅拌电动机；
用于切割SiC晶体的切割液配制方法具体步骤包括：
S10，在储液桶中，放入50L粘度为0.3mPa·s的矿物油，打开搅拌叶轮对矿物油进行搅拌1min，搅拌同时打开恒温水盘管，设定控制温度为45℃，其中，搅拌叶轮转速为30rpm；
S20，S10中矿物油温度达到设定温度后，开压缩空气进气口，往储液桶中倒入3kg切割磨料得混合物，打开超声波发生器，在超声波频率为40KHz条件下对混合物超声震动12h得切割液；
上述操作中，压缩空气压力为2.5kg/cm2；切割磨料为粒径为10μm的金刚石粉；切割磨料的添加速率为0.3g/s。
S30，取用配制好的切割液，放入切割机供液桶中进行SiC晶体切割。
上述操作中，切割后的SiC晶片BOW＜10μm，WARP＜15μm，TTV＜5μm。
实施例2
一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法
利用SiC晶体的切割液的装置配制而成，SiC晶体的切割液的装置包括储液桶、进气孔隔板，压缩空气进气口、恒温水盘管、超声波发生器、电动机、搅拌叶轮和温度监控传感器；电动机为可调速搅拌电动机；
用于切割SiC晶体的切割液配制方法具体步骤包括：
S10，在储液桶中，放入50L粘度为0.5mPa·s的矿物油，打开搅拌叶轮对矿物油进行搅拌5min，搅拌同时打开恒温水盘管，设定控制温度为80℃，其中，搅拌叶轮转速为60rpm；
S20，S10中矿物油温度达到设定温度后，开压缩空气进气口，往储液桶中倒入3kg切割磨料得混合物，打开超声波发生器，在超声波频率为120KHz条件下对混合物超声震动24h得切割液；
上述操作中，压缩空气压力为3.5kg/cm2；切割磨料为粒径为10μm的金刚石粉；切割磨料的添加速率为0.6g/s。
S30，取用配制好的切割液，放入切割机供液桶中进行SiC晶体切割。
上述操作中，切割后的SiC晶片BOW＜8μm，WARP＜13μm，TTV＜3μm。
实施例3
一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法
利用SiC晶体的切割液的装置配制而成，SiC晶体的切割液的装置包括储液桶、进气孔隔板，压缩空气进气口、恒温水盘管、超声波发生器、电动机、搅拌叶轮和温度监控传感器；电动机为可调速搅拌电动机；
用于切割SiC晶体的切割液配制方法具体步骤包括：
S10，在储液桶中，放入50L粘度为0.5mPa·s的矿物油，打开搅拌叶轮对矿物油进行搅拌2min，搅拌同时打开恒温水盘管，设定控制温度为50℃，其中，搅拌叶轮转速为35pm；
S20，S10中矿物油温度达到设定温度后，开压缩空气进气口，往储液桶中倒入3kg切割磨料得混合物，打开超声波发生器，在超声波频率为50KHz条件下对混合物超声震动14h得切割液；
上述操作中，压缩空气压力为2.7kg/cm2；切割磨料为粒径为10μm的金刚石粉；切割磨料的添加速率为0.4g/s。
S30，取用配制好的切割液，放入切割机供液桶中进行SiC晶体切割。
上述操作中，切割后的SiC晶片BOW＜9μm，WARP＜14μm，TTV＜4μm。
实施例4
一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法
利用SiC晶体的切割液的装置配制而成，SiC晶体的切割液的装置包括储液桶、进气孔隔板，压缩空气进气口、恒温水盘管、超声波发生器、电动机、搅拌叶轮和温度监控传感器；电动机为可调速搅拌电动机；
用于切割SiC晶体的切割液配制方法具体步骤包括：
S10，在储液桶中，放入50L粘度为0.3mPa·s的矿物油，打开搅拌叶轮对矿物油进行搅拌4min，搅拌同时打开恒温水盘管，设定控制温度为70℃，其中，搅拌叶轮转速为50rpm；
S20，S10中矿物油温度达到设定温度后，开压缩空气进气口，往储液桶中倒入3kg切割磨料得混合物，打开超声波发生器，在超声波频率为110KHz条件下对混合物超声震动22h得切割液；
上述操作中，压缩空气压力为3.2kg/cm2；切割磨料为粒径为10μm的金刚石粉；切割磨料的添加速率为0.5g/s。
S30，取用配制好的切割液，放入切割机供液桶中进行SiC晶体切割。
上述操作中，切割后的SiC晶片BOW＜7μm，WARP＜12μm，TTV＜2μm。
实施例5
一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法
利用SiC晶体的切割液的装置配制而成，SiC晶体的切割液的装置包括储液桶、进气孔隔板，压缩空气进气口、恒温水盘管、超声波发生器、电动机、搅拌叶轮和温度监控传感器；电动机为可调速搅拌电动机；
用于切割SiC晶体的切割液配制方法具体步骤包括：
S10，在储液桶中，放入50L粘度为0.4mPa·s的矿物油，打开搅拌叶轮对矿物油进行搅拌3min，搅拌同时打开恒温水盘管，设定控制温度为60℃，其中，搅拌叶轮转速为40rpm；
S20，S10中矿物油温度达到设定温度后，开压缩空气进气口，往储液桶中倒入3kg切割磨料得混合物，打开超声波发生器，在超声波频率为60KHz条件下对混合物超声震动16h得切割液；
上述操作中，压缩空气压力为3.0kg/cm2；切割磨料为粒径为10μm的金刚石粉；切割磨料的添加速率为0.5g/s。
S30，取用配制好的切割液，放入切割机供液桶中进行SiC晶体切割。
上述操作中，切割后的SiC晶片BOW＜8μm，WARP＜13μm，TTV＜3μm。
实施例6
一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法
利用SiC晶体的切割液的装置配制而成，SiC晶体的切割液的装置包括储液桶、进气孔隔板，压缩空气进气口、恒温水盘管、超声波发生器、电动机、搅拌叶轮和温度监控传感器；电动机为可调速搅拌电动机；
用于切割SiC晶体的切割液配制方法具体步骤包括：
S10，在储液桶中，放入50L粘度为0.3mPa·s的矿物油，打开搅拌叶轮对矿物油进行搅拌2min，搅拌同时打开恒温水盘管，设定控制温度为65℃，其中，搅拌叶轮转速为45rpm；
S20，S10中矿物油温度达到设定温度后，开压缩空气进气口，往储液桶中倒入3kg切割磨料得混合物，打开超声波发生器，在超声波频率为80KHz条件下对混合物超声震动18h得切割液；
上述操作中，压缩空气压力为3.1kg/cm2；切割磨料为粒径为10μm的金刚石粉；切割磨料的添加速率为0.4g/s。
S30，取用配制好的切割液，放入切割机供液桶中进行SiC晶体切割。
上述操作中，切割后的SiC晶片BOW＜8μm，WARP＜13μm，TTV＜3μm。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于切割SiC晶体的切割液配制方法，其特征在于，利用SiC晶体的切割液的装置配制而成，所述SiC晶体的切割液的装置包括储液桶、进气孔隔板，压缩空气进气口、恒温水盘管、超声波发生器、电动机、搅拌叶轮和温度监控传感器；所述用于切割SiC晶体的切割液配制方法具体步骤包括：
S10，在储液桶中，放入50L的矿物油，打开搅拌叶轮对矿物油进行搅拌1min～5min，搅拌同时打开恒温水盘管，设定控制温度为45℃～80℃；
S20，S10中矿物油温度达到设定温度后，开压缩空气进气口，往储液桶中倒入3kg切割磨料得混合物，混合物混合12h～24h得切割液；
S30，取用配制好的切割液，放入切割机供液桶中进行SiC晶体切割；
S10中，所述矿物油的粘度为0.3mPa·s～0.5mPa·s；
S20中，所述切割磨料为粒径为10μm的金刚石粉。
2.根据权利要求1所述的用于切割SiC晶体的切割液配制方法，其特征在于，所述电动机为可调速搅拌电动机。
3.根据权利要求1所述的用于切割SiC晶体的切割液配制方法，其特征在于，S10中，所述搅拌叶轮转速为30rpm～60rpm。
4.根据权利要求1所述的用于切割SiC晶体的切割液配制方法，其特征在于，S20中，所述压缩空气压力为2.5kg/cm2～3.5kg/cm2。
5.根据权利要求1所述的用于切割SiC晶体的切割液配制方法，其特征在于，S20中，所述切割磨料的添加速率为0.3g/s～0.6g/s。
6.根据权利要求1所述的用于切割SiC晶体的切割液配制方法，其特征在于，
S20中，所述混合物混合12h～24h具体操作为：打开超声波发生器，在超声波频率为40KHz～120KHz条件下对矿物油超声震动12h～24h。
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