專利名稱：半導體硅材料水基切削液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于切削液，尤其涉及一種用于單晶硅、多晶硅半導體材料的晶塊內(nèi)圓切削的高效堿性半導體硅材料水基切削液。
背景技術(shù)：
使用內(nèi)圓切割刀片切削單晶硅、多晶硅和其它化合物半導體材料的晶塊工件時，一般廣泛采用中性切削液對刀片和工件之間進行潤滑，降溫、減小摩擦熱和洗去切削屑。有些切削液添加防銹劑用于防止設(shè)備和刀片生銹。切割半導體晶塊主要靠高速旋轉(zhuǎn)刀片的強機械作用。這種加工方式造成切片截面刀痕粗糙，破碎層、損傷層深，殘余應(yīng)力大，碎片、崩邊、斷根等問題嚴重，損傷層深達30-60微米，增大了后步研磨、拋光等工序加工量，既浪費材料又降低了加工效率和成品率。由于切屑和新切斷面表面能的作用，切屑和表面會產(chǎn)生強烈的吸附作用，切屑不易剝離而被切削液帶走，同時還阻礙了切削速度。另外，由于切削工具及環(huán)境因素，會產(chǎn)生以鐵離子為主的金屬離子污染，金屬離子會附著在切片表面并滲入晶片內(nèi)部，造成金屬污染，嚴重影響超大規(guī)模集成電路制造后道工序的質(zhì)量。業(yè)內(nèi)技術(shù)人員亟待開發(fā)出一種無金屬離子污染、提高切割出片率和成品合格率的切削液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種化學作用強、防銹、易清洗、散熱效果好、無金屬離子污染，在化學及機械同時作用下對晶片進行切割的半導體硅材料水基切削液。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案一種半導體硅材料水基切削液，其特征是主要由聚乙二醇、pH值調(diào)節(jié)劑、螯合劑組成，其組分及生產(chǎn)濃度質(zhì)量份數(shù)為
聚乙二醇(分子量200-1000) 30-90，pH值調(diào)節(jié)劑9-30，螯合劑1-10，去離子水 余量。
所述pH值調(diào)節(jié)劑是多羥多胺類有機堿，如羥乙基乙二胺、三乙醇胺。
所述螯合劑具有13個以上螯合環(huán)、無金屬離子且溶于水的乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)FA/O鰲合劑。
本發(fā)明的有益效果將現(xiàn)有中性切削液改進為具有化學劈裂作用和與硅發(fā)生化學反應(yīng)的堿性切削液，使切片中單一的機械作用轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚍€(wěn)定的化學機械作用，從而有效地解決了切片工藝中的應(yīng)力問題而降低損傷。同時堿性切削液能避免設(shè)備的酸腐蝕和提高刀片壽命。有效地解決了切屑和切粒粉末的再沉積的問題，避免了硅片表面的化學鍵合吸附現(xiàn)象，而便于硅片的清洗和后續(xù)加工。消除了金屬離子尤其是鐵離子污染。所得切片的表面損傷、機械應(yīng)力、熱應(yīng)力明顯降低。
具體實施例方式
下面結(jié)合較佳實施例詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。
一種半導體硅材料水基切削液，主要由聚乙二醇、pH值調(diào)節(jié)劑、螯合劑組成，其組分及生產(chǎn)濃度質(zhì)量份數(shù)為聚乙二醇(分子量200-1000)30-90pH值調(diào)節(jié)劑 9-30螯合劑 1-10去離子水余量。
所述pH值調(diào)節(jié)劑是羥乙基乙二胺、三乙醇胺等多羥多胺類有機堿。
所述螯合劑是具有13個以上螯合環(huán)、無金屬離子且溶于水的乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)FA/O鰲合劑。
聚乙二醇可以吸附于固體顆粒表面而產(chǎn)生足夠高的位壘和電壘，不僅阻礙切屑顆粒在新表面的吸附，同時可以在晶塊受刀具機械力作用出現(xiàn)裂紋時，能滲入到微細裂紋中去，定向排列于微細裂紋表面而形成化學能的劈裂作用，切削液繼續(xù)沿裂縫向深處擴展而有利于切割效率的提高。
所述pH值調(diào)節(jié)劑胺堿是一種有機堿，使切削液呈堿性，可與硅發(fā)生化學反應(yīng)，如式，胺堿產(chǎn)生的氫氧根離子與硅反應(yīng)，均勻地作用于硅片的被加工表面，可使硅片剩余損傷層小，減小了后面工序加工量，有利于降低生產(chǎn)成本。堿性切削液對金屬有鈍化作用，避免切削液腐蝕設(shè)備和刀片，提高刀片壽命。具有13個以上螯合環(huán)、無金屬離子且溶于水的鰲合劑FA/O為河北工業(yè)大學多年研制并已在半導體加工行業(yè)普遍使用的產(chǎn)品，具有優(yōu)良的去除金屬離子的性能，尤其是可以明顯去除刀片產(chǎn)生的鐵離子。去離子水為最主要溶劑。
實施例1配制1000g生產(chǎn)濃度的切削液，本實施例的聚乙二醇為低分子量，所得切削液適用于半導體材料的切割。
取聚乙二醇(PEG200)900g，胺堿---羥乙基乙二胺90g，螯合劑-FA/O10g，余量為去離子水。
在連續(xù)攪拌下的聚乙二醇(PEG200)中，將上述量值羥乙基乙二胺和螯合劑FA/O緩慢依次加入，攪拌至均勻得1000g生產(chǎn)濃度的切削液。在生產(chǎn)使用時與去離子水按1∶20的重量百分比配置使用。
實施例2配制1000g切削液取呈膏狀的聚乙二醇(PEG600)500g，胺堿-三乙醇胺300g，螯合劑-FA/O100g，余量為去離子水。
40-60℃溫度下，在連續(xù)攪拌下，將膏狀的聚乙二醇(PEG600)溶解在去離子水中，并在連續(xù)攪拌中緩慢依次加入上述量值的三乙醇胺和螯合劑FA/O，攪拌至均勻得1000g切削液。
本實施例的聚乙二醇仍為低分子量，所得切削液適用于半導體材料的切割。生產(chǎn)使用時與去離子水按1∶15的重量百分比配置使用。
實施例3配制1000g切削液取固態(tài)的聚乙二醇(PEG1000)300g，胺堿-三乙醇胺200g，螯合劑-FA/O50g，余量為去離子水。
由去離子水溶解固態(tài)聚乙二醇(PEG1000)，在連續(xù)攪拌下緩慢依次加入上述量值的三乙醇胺和螯合劑FA/O，攪拌至均勻得1000g切削液。
本實施例的聚乙二醇為高分子量，所得切削液除適用于半導體材料的切割外，也適用于高硬度材料的切割，如鉆石。在生產(chǎn)使用時與去離子水按1∶10的重量百分比配置使用。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導體硅材料水基切削液，其特征是主要由聚乙二醇、pH值調(diào)節(jié)劑、螯合劑組成，其組分及生產(chǎn)濃度質(zhì)量份數(shù)為分子量200-1000聚乙二醇30-90pH值調(diào)節(jié)劑9-30螯合劑1-10去離子水 余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體硅材料水基切削液，其特征是所述pH值調(diào)節(jié)劑為多羥多胺類有機堿，如四羥乙基乙二胺或三乙醇胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體硅材料水基切削液，其特征是所述螯合劑是具有13個以上螯合環(huán)、無金屬離子且溶于水的乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)FA/O鰲合劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于硅晶片和其它化合物半導體材料晶塊切削的堿性半導體硅材料水基切削液，主要由聚乙二醇、pH值調(diào)節(jié)劑、螯合劑組成，其組分及生產(chǎn)濃度質(zhì)量份數(shù)為分子量200－1000聚乙二醇30－90，pH值調(diào)節(jié)劑9－30，螯合劑1－10，去離子水余量。有益效果將現(xiàn)有中性切削液改進為具有化學劈裂作用和與硅發(fā)生化學反應(yīng)的堿性切削液，使切片中單一的機械作用轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚍€(wěn)定的化學機械作用，有效地解決了切片工藝中的應(yīng)力問題而降低損傷，減少了硅片表面微裂與破碎。使后續(xù)加工去除量少，既提高了切片效率與成品率，有效地解決了切屑和切粒粉末的再沉積的問題，避免了硅片表面的化學鍵合吸附現(xiàn)象。
文檔編號C10N40/22GK1858169SQ20061001397
公開日2006年11月8日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者劉玉嶺, 周建偉, 張偉 申請人:河北工業(yè)大學