本發明專利技術屬于金剛線切割技術領域，特別涉及一種功率器件用半導體硅切片金剛線切割工藝，將粘接好的硅棒懸掛于線網正上方，然后設置噴淋方式、添加切割液、設置工件臺臺速和單步周期耗線，參數設置完成后開始切割硅棒。本發明專利技術將金剛線切片應用于功率器件用小直徑硅切片，這種方式切割力更強，且較易實現快切化細線化，實現金剛線對砂漿切割半導體硅切片的切割方式替代。
【技術實現步驟摘要】
一種功率器件用半導體硅切片金剛線切割工藝
本專利技術屬于金剛線切割
，具體地說涉及一種功率器件用半導體硅切片金剛線切割工藝。
技術介紹
目前功率器件用小直徑硅切片廣泛應用于中低集成度集成電路，小尺寸硅切片在經過研磨、腐蝕以后，可以作為基底材料通過外延及CVD等工藝，制作成各種電力電子器件。為了保證電子電力器件的成品率，對小直徑硅切片片面質量要求較高，目前硅晶圓片切片主要通過多線砂漿切割，砂漿切割采用游離磨料切割，切割過程主要由高速運轉的鋼線將砂漿中的SiC等微粉磨料帶到硅棒的切割區域，通過微粉磨料的滾磨實現對硅晶棒的切割。但是，多線砂漿切割有以下缺點：1)工藝時間較長、效率低下；2)砂漿切割采用油基切割液與SiC混合切割，極易造成環境污染，后期處理難度較大，成本較高；3)單片切割成本較高；4)隨著磨料的磨損，半導體硅切片的片面質量波動較大；5)游離磨料切割過程中造成的硅片損傷層大，需要的研磨量大。另外由于游離磨料切割能力較弱，導致砂漿切割工藝切割時間較長，整刀臺速較低；砂漿切片所用鋼線線徑較大，并且游離磨料切割過程極易造成對鋼線的損傷。
技術實現思路
針對現有技術的種種不足，現提出能夠提高硅棒加工效率的一種功率器件用半導體硅切片金剛線切割工藝。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種功率器件用半導體硅切片金剛線切割工藝，其特征在于，包括以下步驟：S1、硅棒零點設置：通過設備工件臺將粘接好的硅棒懸掛于線網正上方，硅棒下緣與線網相切的位置為零點；S2、設置噴淋方式為溢流式噴淋；S3、添加切割液；S4、設置工件臺臺速：入刀階段金剛線運行速度為600m/min-700m/min，線加速度為3m/s2-5m/s2，臺速為350μm/min-450μm/min；臺速拉升階段臺速升高至850μm/min；收刀階段臺速為550μm/min-650μm/min，線速度為800m/min-900m/min；S5、設置單步周期耗線：耗線拉升階段，設單步周期線耗為Z，設臺速為T，硅棒直徑為R，比例系數為k1，工件臺進給位置為L，則耗線拉升階段單步周期線耗恒定耗線階段的單步周期線耗為耗線拉升階段的最大值；耗線降低階段設單步周期線耗為Z’，設臺速為T’，硅棒直徑為R，比例系數為k2，工件臺進給位置為L’，則耗線降低階段單步周期線耗S6、開始切割，硅棒從-0.5mm的位置以步驟S4中所述臺速下壓，線網以往復切割的方式對硅棒進行切割，直至切割完成。進一步地，步驟S2中，設置噴淋裝置的溢流管底端距離線網高度為2.5-4mm。進一步地，步驟S3中，所述切割液為有機分散劑和RO純水的混合液。進一步地，所述有機分散劑和RO水的體積比為1：250～3：250進一步地，步驟S3中，設置切割液的初始溫度為20±2℃，切割液的流量為80L/min～100L/min。進一步地，步驟S4中，設置入刀階段送線量為900m-1400m，入刀階段硅棒進給量為1mm-2mm。進一步地，步驟S6中，線網采用直徑為70μm的金剛線。進一步地，切割完成后，將硅切片放入加有脫膠劑的池子中進行脫膠，脫膠劑采用乳酸，脫膠溫度為80℃-90℃，脫膠時間為20min。進一步地，所述乳酸與水的體積配比為乳酸：水＝1：4-6。進一步地，脫膠后，對硅切片進行清洗，在水中添加堿性清洗劑，體積配比為清洗劑：水＝1:20-25，清洗完硅切片之后，對硅切片進行甩干處理。本專利技術的有益效果是：1)將金剛線切片應用于功率器件用小直徑硅切片，這種方式切割力更強，且較易實現快切化細線化，實現金剛線對砂漿切割半導體硅切片的切割方式替代。2)適用于功率器件用小直徑硅切片的零點設置、噴淋方式及噴淋位置，切割過程中硅切片TTV均值小于9μm，較砂漿均值下降3μm，大大降低了硅切片TTV。3)適用于功率器件用小直徑硅切片圓片的臺速變化規律和單步周期耗線變化規律，首次將臺速變化和單步周期耗線變化與硅棒切除量建立關系，增加了切割效率和硅片表面質量，硅切片的Warp均值達到11μm以下，較砂漿切片量產均值降低2μm。4)采用水基切割液代替油基和SiC混合切割液，大大降低了切割成本，且生產過程更加環保，單片切割成本較砂漿切片降低0.42元/pcs。5)降低切割用鋼線直徑，提高硅棒利用率，較砂漿切割出片率高7％以上。具體實施方式本專利技術的功率器件用半導體硅切片金剛線切割工藝，采用多線切割方式進行切割，包括以下步驟：1)硅棒零點設置。通過設備工件臺將粘接好的硅棒懸掛于線網正上方，切割時硅棒下緣與線網相切的位置為零點；設置零點時，站在一側觀看硅棒與線網縫隙，零點位置處要求線網完全無光透過，即硅棒頭尾均完全無光透過。本工藝方法硅棒開始切割位置的坐標為-0.5mm，即硅棒位于線網上方0.5mm處。隨著切割開始，硅棒下壓，硅棒坐標逐漸增大。從工藝設定的起始坐標-0.5mm開始，以一定的臺速向下壓送硅棒進行切割，硅棒完全切透為切割結束。同時，要求-0.5mm位置透過的光越多越好(縫隙越大越好，保證線網完全遠離硅棒)。2)設置噴淋方式為溢流式噴淋，即切割液充滿噴淋裝置的集液槽后沿著切割液導向板緩慢均勻流向線網，設置噴淋裝置的溢流管底端距離線網高度為2.5-4mm。3)添加切割液。切割液為有機分散劑(內含消泡劑)和RO純水的混合液，其中有機分散劑和RO水的體積比為1：250～3：250。設置開始切割時的切割液初始溫度為20±2℃，切割液的噴淋流量為80L/min～100L/min。4)設置切割工藝為往復切割工藝，即先從線網進線端進新線X米，然后再從線網出線端回線Y米，且X＞Y，一次送線和一次回線稱為一個循環結束，X-Y為單步周期耗線。5)設置工件臺臺速。本工藝方法臺速變化分為4個階段，分別為入刀階段、臺速拉升階段、主切割階段和收刀階段。入刀階段即切割開始的第一個循環，入刀階段金剛線運行速度為600m/min-700m/min，線加速度為3m/s2-5m/s2，臺速為350μm/min-450μm/min，送線量為900m-1400m，入刀階段結束硅棒進給1mm-2mm。臺速拉升階段為入刀階段結束后臺速逐漸升高的階段，本階段臺速線速逐漸升高至850μm/min，臺速拉升階段結束，硅棒進給量30mm-50mm。主切割階段為臺速拉升階段結束后收刀階段開始前的階段，此階段臺速數值變化正比于硅棒切除量的變化，臺速先減小在增大。具體為，設臺速為T，硅棒直徑為R，比例系數為k，工件臺進給位置為L(進給位置對應硅棒不同的切除量變化)，則收刀階段是在切割結束前，工藝進給剩余25mm時，臺速線速逐漸降低的階段，臺速逐漸降低為550μm/min-650μm/min，線速度逐漸降低為800m/min-900m/min。6)設置單步周期耗線。本工藝方法單本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種功率器件用半導體硅切片金剛線切割工藝，其特征在于，包括以下步驟：/nS1、硅棒零點設置：通過設備工件臺將粘接好的硅棒懸掛于線網正上方，硅棒下緣與線網相切的位置為零點；/nS2、設置噴淋方式為溢流式噴淋；/nS3、添加切割液；/nS4、設置工件臺臺速：入刀階段金剛線運行速度為600m/min-700m/min，線加速度為3m/s
【技術特征摘要】
1.一種功率器件用半導體硅切片金剛線切割工藝，其特征在于，包括以下步驟：
S1、硅棒零點設置：通過設備工件臺將粘接好的硅棒懸掛于線網正上方，硅棒下緣與線網相切的位置為零點；
S2、設置噴淋方式為溢流式噴淋；
S3、添加切割液；
S4、設置工件臺臺速：入刀階段金剛線運行速度為600m/min-700m/min，線加速度為3m/s2-5m/s2，臺速為350μm/min-450μm/min；臺速拉升階段臺速升高至850μm/min；收刀階段臺速為550μm/min-650μm/min，線速度為800m/min-900m/min；
S5、設置單步周期耗線：耗線拉升階段，設單步周期線耗為Z，設臺速為T，硅棒直徑為R，比例系數為k1，工件臺進給位置為L，則耗線拉升階段單步周期線耗恒定耗線階段的單步周期線耗為耗線拉升階段的最大值；耗線降低階段設單步周期線耗為Z’，設臺速為T’，硅棒直徑為R，比例系數為k2，工件臺進給位置為L’，則耗線降低階段單步周期線耗
S6、開始切割，硅棒從-0.5mm的位置以步驟S4中所述臺速下壓，線網以往復切割的方式對硅棒進行切割，直至切割完成。
2.根據權利要求1所述的功率器件用半導體硅切片金剛線切割工藝，其特征在于，步驟S2中，設置噴淋裝置的溢流管底端距離線網高度為2.5-4mm。
3.根據權利要求1所述的功率器件用半導體硅切片金剛線切割工藝，其特征在于，步驟S3中，所述切割液...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賀基凱，邢旭，李璐，
申請(專利權)人：長治高測新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：山西;14
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