[發明專利]一種砂漿切割大尺寸碳化硅體的方法

有效

• 申請號: 201610266735.8
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105922465B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 王錫銘
• 申請（專利權）人: 北京世紀金光半導體有限公司
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04;B28D7/00
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司11003
• 代理人: 尹振啟,張希宇

技術領域

本發明涉及半導體材料制備技術領域，特別是一種砂漿切割大尺寸碳化硅體的方法。

背景技術

碳化硅單晶襯底在電力電子領域、光電子領域有非常廣泛的應用。目前，諸如美國CREE公司、道康寧公司、歐洲Sicrystal公司、日本新日鐵公司等工業化碳化硅單晶襯底供應商均采用物理氣相傳輸沉積技術(PVT)進行碳化硅單晶生長。PVT技術存在諸如生長周期長、生長效率低、單根晶體長度短(10-20mm/根)等特點，因此，碳化硅單晶材料的單位長度成本高，制約了其產業化發展進度。當下，碳化硅單晶襯底產業正從多層面通過技術改進，提高單位長度晶體產出，從而提高投入產出比，促進碳化硅產業的發展進度。

碳化硅的硬度高，莫氏硬度9.2。目前，已報到的針對大尺寸(6英寸以上)碳化硅單晶材料的切割工藝，均采用電鍍金剛石的鋼線，也稱金剛石砂線，進行加工。

金剛石砂線包括母線和金剛石電鍍層，金剛石顆粒需要固結在母線表面且暴露在電鍍層外，必然加大了鋸絲的直徑。母線上的金剛石顆粒的越大，切割效率越高，但是會在切割過程中造成過多浪費，反之，金剛石顆粒越小，切割效率越低，同時對碳化硅體的浪費越小；以切割500微米的碳化硅晶片為例，現實可行的做法是將金剛石顆粒的粒徑控制在15-50微米，但單晶材料損耗依然很大。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種砂漿切割大尺寸碳化硅體的方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種砂漿切割大尺寸碳化硅體的方法，該方法包括如下步驟：

1)選用粒徑在2-8微米的金剛石顆粒與冷卻液混合成砂漿，其中，金剛石顆粒的質量占砂漿總質量的3-50％，砂漿的粘度在0.1-0.6dpa.s；

2)將砂漿倒入池中，直徑在6英寸以上的碳化硅單晶體浸入砂漿中，利用裝有切割線的切割設備對碳化硅單晶進行切割。

進一步，在所述步驟2)切割的同時，由超聲波發生設備對所述砂漿進行震動，超聲頻率在20KHz至90KHz。

進一步，所述切割設備采用變速切割的方式，平均切割速度為0.5-1.5毫米/小時。

進一步，所述切割設備的切割供線速度：(0.2-1)*晶體厚度÷(切割片厚度+切割線直徑+金剛石粉平均直徑)米/分鐘。

進一步，所述切割設備的切割運行速度：250-750米/秒。

進一步，所述切割設備的切割施加張力：20-50牛頓；搖擺角度：0-±10度。

進一步，所述冷卻液為油。

本發明的方法利用切割線，在混有金剛石顆粒的砂漿池中對碳化硅單晶體進行切割，砂漿中的金剛石顆粒粒徑更小，晶體損耗更少，切割效率更高。在增加超聲波發生設備的輔助配合后，切割效率提高10-40％，切割后晶片表面質量可以得到有效保障。

附圖說明

圖1為6英寸晶片經過加工后TTV(總厚度變化量)圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式作詳細說明。為增加對比性，比較了無超聲波發生設備(實施例1)與有超聲波發生設備輔助切割(實施例2、實施例3)的對比數據，詳見下文。

實施例1

利用本發明的砂漿切割大尺寸碳化硅體的方法切割6英寸碳化硅單晶晶體，所用切割線線徑0.16mm，切割砂漿中選用的金剛石顆粒度D50＝5微米，切割砂漿粘度控制約0.45dpa.s，砂漿中金剛石含量15％，切割時間200H，即綜合切割速度0.75m/H，切割供線速度0.4m/min；切割運行速度500m/s，最大搖擺角度2度，施加線張力40牛頓，晶體厚度10mm，切割片厚度500±15微米。

理論出片15.03片，實際出片15片。

切割效果描述：

1)表面質量：切割后，表面沒有明顯鋸紋，可以進入下道工序加工，滿足研磨要求；

2)厚度參數：切割后晶片5點厚度差最大約10微米，詳細數據參見下表1。

表1超聲波發生設備的切割片厚度差數據(抽檢50％)

實施例2：