專利名稱：半導(dǎo)體材料的線切割液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于切割液，特別是涉及一種半導(dǎo)體材料的線切割液。
背景技術(shù)：
在晶棒切片過(guò)程中，由于強(qiáng)機(jī)械力的作用，硅片邊沿容易出現(xiàn)微裂、崩邊和應(yīng)力集中點(diǎn)，硅片表面也存在應(yīng)力分布不均和損傷，這些缺陷是造成IC制造中產(chǎn)生大量滑移線、外延層錯(cuò)、滑移位錯(cuò)、微缺陷等二次缺陷以及硅片、芯片易破裂的重要因素。
近年來(lái)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁的硅單晶襯底線切割工藝在硅片表面損傷深度、表面結(jié)構(gòu)一致性以及生產(chǎn)效率等許多方面，與內(nèi)徑切割工藝相比顯示了其巨大的優(yōu)勢(shì)，但是也同樣存在前述的損傷、機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力問(wèn)題，而表面較粗糙比內(nèi)徑切割工藝還要突出。
晶棒切片中存在的損傷和應(yīng)力的問(wèn)題已經(jīng)成為微電子工業(yè)繼續(xù)發(fā)展的障礙，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究認(rèn)為，線切割工藝中克服線鋸的晃動(dòng)、提高其穩(wěn)定性，對(duì)降低硅片表面損傷、特別是表面較粗糙的缺陷具有重要作用，但選擇性能優(yōu)良的線切割液更是減小或避免上述問(wèn)題的重要途徑。性能優(yōu)良的線切割液可以使強(qiáng)烈不均勻的機(jī)械作用轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚍€(wěn)定的化學(xué)機(jī)械作用，從而有效的降低機(jī)械應(yīng)力，同時(shí)更有效的減小漿料狀的線切割液與硅棒的磨擦，不僅可降低機(jī)械應(yīng)力，也能有效散發(fā)熱量而降低熱應(yīng)力。
目前國(guó)外已有線切割液的成型產(chǎn)品，但其組成都未公開而屬于保密技術(shù)。僅從常用產(chǎn)品的使用效果進(jìn)行分析有如下結(jié)果美國(guó)HGS518-X產(chǎn)品，PH值較低約6-7左右，比重1.16g/cm3。與其它幾種美國(guó)產(chǎn)品一樣呈油性、粘度大，滲透性和金屬離子去除力欠缺，表面吸附比較嚴(yán)重難于清洗，導(dǎo)致清洗后的硅片表面出現(xiàn)花斑。此外，價(jià)格較昂貴。日本國(guó)的幾種主要產(chǎn)品呈酸性，對(duì)切片設(shè)備有腐蝕作用，而對(duì)硅片無(wú)化學(xué)作用，不能體現(xiàn)化學(xué)機(jī)械作用效果，不能很好的解決機(jī)械作用造成的損傷和應(yīng)力的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決公知線切割液在克服線切割工藝存在的硅片表面損傷、機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的問(wèn)題效果不理想的技術(shù)問(wèn)題，而公開一種化學(xué)作用強(qiáng)、易清洗、散熱效果好、有良好的滲透與潤(rùn)滑作用，能明顯降低硅片表面損傷層深度與應(yīng)力且價(jià)格便宜的半導(dǎo)體材料的線切割液。
本發(fā)明的線切割液的成分和重量％比組成如下聚乙二醇10-1000035-90， 胺堿 8-30，滲透劑 1-5， 醚醇類活性劑 0.5-5，螯合劑 0.5-5， 離子水 0-55。
所述的胺堿是多羥多胺類有機(jī)堿，如羥乙基乙二胺、三乙醇胺。
所述的滲透劑是聚氧乙烯仲烷基醇醚(JFC)。
所述的醚醇類活性劑是非離子活性劑，如0п-7(C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H、0п-10(C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H、0-20(C12-18H25-37-O-CH2CH2O)20-H的一種。
所述的螯合劑是FA/O。
本發(fā)明中各組分的作用分別為聚乙二醇作為粘度適當(dāng)?shù)姆稚?，可以吸附于固體顆粒表面而產(chǎn)生足夠高的位壘和電壘，不僅阻礙顆?；ハ嘟咏?、聚結(jié)，也能促使固體顆粒團(tuán)開裂散開，可保證線切割液的懸浮性能。同時(shí)，該分散劑在固體顆粒團(tuán)受機(jī)械力作用出現(xiàn)微裂縫時(shí)，能滲入到微細(xì)裂縫中去定向排列于固體顆粒表面而形成化學(xué)能的劈裂作用，分散劑繼續(xù)沿裂縫向深處擴(kuò)展而有利于切割效率的提高。
胺堿是一種有機(jī)醇，使線切割液呈微堿性，可與硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如式，胺堿產(chǎn)生的氫氧根離子與硅反應(yīng)，均勻的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。堿性線切割液對(duì)金屬有鈍化作用，避免線切割液腐蝕設(shè)備和線鋸，減少斷線率。
滲透劑兼有潤(rùn)滑劑作用，滲透力≤50秒，有良好的起泡力和消泡力，能極大的降低線切割液的表面張力，使本線切割液具有良好的滲透性，使線切割液很容易滲透到線鋸與硅棒之間，具有減小漿料、切屑與切削表面之間的磨擦作用，有效的降低機(jī)械損傷，提高晶棒的利用率。良好的滲透性促使線切割液及時(shí)均勻的作用于線鋸與硅棒之間，保證其化學(xué)作用的連貫性及一致性，并可充分發(fā)揮線切割液的冷卻作用，防止硅片表面熱應(yīng)力的積累。同時(shí)也可以防止線鋸的金屬離子在溫升的情況下向硅片表面擴(kuò)散，降低金屬離子對(duì)硅片的污染。
醚醇類活性劑是非離子活性劑，具有增強(qiáng)線切割液的潤(rùn)滑作用，能夠?qū)⑶行己颓辛７勰┩衅?，使活性劑分子取而代之吸附于硅片表面，并能阻止切屑和切粒粉末再沉積，有利于硅片的清洗。
去離子水溶解分子量在400-500以上呈固態(tài)的聚乙二醇。
螯合劑FA/O是河北工業(yè)大學(xué)研制并生產(chǎn)的具有優(yōu)良的去除金屬離子的性能，尤其是可以明顯去除線鋸產(chǎn)生的鐵離子。
本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)是1、將現(xiàn)有中性或酸性線切割液改進(jìn)為具有與硅發(fā)生化學(xué)作用的堿性線切割液，使切片中單一的的機(jī)械作用轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚍€(wěn)定的化學(xué)機(jī)械作用，從而有效的解決了切片工藝中的應(yīng)力問(wèn)題而降低損傷。同時(shí)堿性線切割液能避免設(shè)備的酸腐蝕和降低線鋸斷線率。
2、有效的解決了切屑和切粒粉末再沉積的問(wèn)題，避免了硅片表面的化學(xué)鍵合吸附現(xiàn)象，而便于硅片的清洗和后續(xù)加工。
3、滲透、潤(rùn)滑和冷卻作用顯著，所得切片的表面損傷、機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力及金屬離子對(duì)硅片的污染明顯降低。
4、成本價(jià)格較低，有利于取代進(jìn)口線切割液。
具體實(shí)施例方式
下面以實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1配制1000g線切割液。
取聚乙二醇200(PEG200)880g，胺堿-羥乙基乙二胺80g，滲透劑-聚氧乙烯仲烷基醇醚(HJFC)15g，醚醇類活性劑-0п-7 15g，螯合劑-FA/O 10g。
在連續(xù)攪拌下的聚乙二醇200中緩慢依次加入上述量值的羥乙基乙二胺、聚氧乙烯仲烷基醇醚(HJFC)、0п-7和FA/O，攪拌至均勻得1000g線切割液。
本實(shí)施例的聚乙二醇為低分子量，所得線切割液適用于半導(dǎo)體材料的切割。
實(shí)施例2配制1000g線切割液。
取呈膏狀的聚乙二醇600(PEG600)840g，胺堿-三乙醇胺100g，滲透劑-聚氧乙烯仲烷基醇醚(HJFC)20g，醚醇類活性劑-0п-10 25g，螯合劑-FA/O 15g。
40-60℃溫度下融化膏狀的聚乙二醇600(PEG600)，并在保溫狀態(tài)下攪拌，連續(xù)攪拌中緩慢依次加入上述量值的三乙醇胺、聚氧乙烯仲烷基醇醚(HJFC)、0п-7和FA/O，攪拌至均勻得1000g線切割液。
本實(shí)施例的聚乙二醇仍為低分子量，所得線切割液適用于半導(dǎo)體材料的切割。
實(shí)施例3配制2000g線切割液。
取固態(tài)的聚乙二醇10000(PEG10000)900g，去離子水600g，胺堿-三乙醇胺400g，滲透劑-聚氧乙烯仲烷基醇醚(HJFC)40g，醚醇類活性劑-0-2030g，螯合劑-FA/O 30g。
由去離子水溶解固態(tài)的聚乙二醇10000(PEG10000)，在連續(xù)攪拌下的聚乙二醇10000(PEG10000)中緩慢依次加入上述量值的三乙醇胺、聚氧乙烯仲烷基醇醚(HJFC)、0-20和FA/O，攪拌至均勻得2000g線切割液。
本實(shí)施例的聚乙二醇為高分子量，所得線切割液除適用于半導(dǎo)體材料的切割外，也適用于高硬度材料的切割，如鉆石。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體材料的線切割液，其特征在于線切割液的成分和重量％比組成如下聚乙二醇10-1000035-90， 胺堿8-30，滲透劑 1-5， 醚醇類活性劑0.5-5，螯合劑 0.5-5， 去離子水0-55。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線切割液，其特征在于所述的胺堿是多羥多胺類有機(jī)堿，如羥乙基乙二胺、三乙醇胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線切割液，其特征在于所述的滲透劑是聚氧乙烯仲烷基醇醚(JFC)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線切割液，其特征在于所述的醚醇類活性劑是非離子活性劑，如0п-7(C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、0п-10(C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、0-20(C12-18H25-37-O-CH2CH2O)20-H)的一種。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線切割液，其特征在于所述的螯合劑是FA/O。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體材料的線切割液，其成分和重量％比組成如下聚乙二醇10－10000 35－90，胺堿8－30，滲透劑1－5，醚醇類活性劑0.5－5，螯合劑0.5－5，去離子水0－55。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.將現(xiàn)有中性或酸性線切割液改進(jìn)為具有與硅發(fā)生化學(xué)作用的堿性線切割液，能避免設(shè)備的酸腐蝕和降低線鋸斷線率。2.有效地解決了切屑和切粒粉末再沉積的問(wèn)題，避免了硅片表面的化學(xué)鍵合吸附現(xiàn)象，而便于硅片的清洗和后續(xù)加工。3.滲透、潤(rùn)滑和冷卻作用顯著，所得切片的表面損傷、機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力及金屬離子對(duì)硅片的污染明顯降低。4.成本價(jià)格較低，有利于取代進(jìn)口線切割液。
文檔編號(hào)C10M107/00GK1618936SQ20041007230
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者劉玉嶺, 劉鈉, 康靜業(yè), 周建偉, 王勝利 申請(qǐng)人:劉玉嶺