本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液、其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

1、在集成電路飛速發(fā)展的同時，切割技術(shù)的研究也越來越受到重視。隨著集成電路特征尺寸的不斷縮小，芯片切割制程已成為集成電路制造工藝中不可或缺的關(guān)鍵步驟。切割功能化學(xué)品作為集成電路制造的關(guān)鍵制程所需工藝化學(xué)品之一，是切割技術(shù)中涉及到的最關(guān)鍵的功能性化學(xué)材料，廣泛用于集成電路的制造以及半導(dǎo)體分立器件的微細加工等過程。

2、目前，全球大尺寸硬脆材料切割功能化學(xué)品生產(chǎn)商主要集中在歐、美、日、韓等地，其中歐美占據(jù)全球30％以上的市場份額；日本占據(jù)全球約26％的份額。中國90％以上的芯片切割材料是從國外進口。

3、隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，對半導(dǎo)體制造過程中的各項技術(shù)和材料要求也在不斷提高。其中，半導(dǎo)體砂漿切割液作為半導(dǎo)體材料切割過程中的關(guān)鍵輔助材料，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到切割質(zhì)量、效率和成本。

4、當(dāng)前，全球硅片市場正在向大尺寸硅片趨勢發(fā)展，最主流的產(chǎn)品是8英寸硅片和12英寸硅片，12英寸占比更高。同時也對砂漿切割液的切割性能提出更高的要求。

5、目前，12英寸硅片的切割液仍存在磨料分散性差、冷卻性能不穩(wěn)定、斷線率高等問題，因此，需要開發(fā)一種高效環(huán)保，可以同時保證分散性和冷卻性，降低斷線率的切割液，可應(yīng)用于12英寸大尺寸硅片的砂漿切割液。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題：目前的12英寸硅片的切割液的磨料分散性差、冷卻性能不穩(wěn)定、斷線率高。

2、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計了一種用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液、其制備方法和用途。

3、需要注意的是，在本發(fā)明中，除非另有規(guī)定，涉及組成限定和描述的“包括”的具體含義，既包含了開放式的“包括”、“包含”等及其類似含義，也包含了封閉式的“由…組成”等及其類似含義。

4、為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案：

5、一種用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液，其特征在于，按照重量份計算，包括如下組分：

6、聚乙二醇10-30份；

7、去離子水30-60份；

8、分散劑????????1-5份；

9、保護劑????????1-10份；

10、冷卻劑????????5-20份。

11、進一步地，所述的分散劑為甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的至少一種。

12、進一步地，所述的分散劑為甲基纖維素和/或羥丙基甲基纖維素。

13、進一步地，當(dāng)所述的分散劑為甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素的混合物時，所述的甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素的質(zhì)量比為1:1-3:1。

14、進一步地，所述的保護劑為硅酸鹽和硫酸鹽的混合物；

15、所述的硅酸鹽和硫酸鹽的質(zhì)量比為4:1-9:1。

16、進一步地，所述的硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鉀中的至少一種；

17、所述的硫酸鹽為硫酸鋅、硫酸鈉、硫酸鉀中的至少一種。

18、進一步地，所述的冷卻劑為乙二醇、丙二醇、二乙二醇中的一種或兩種。

19、進一步地，所述的保護劑和分散劑的質(zhì)量比為1:1-5:1。

20、本發(fā)明還公開了一種用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液的制備方法，其特征在于包含以下步驟：

21、步驟1：室溫環(huán)境下，取4/5去離子水，在攪拌條件下依次加入聚乙二醇、分散劑、保護劑和冷卻劑，持續(xù)攪拌一定時間后，加入剩余1/5去離子水，在20-45℃，持續(xù)攪拌直至其完全溶解；

22、步驟2：停止攪拌，靜置4-8小時，過濾，即制得用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液。

23、本發(fā)明還公開了一種用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液在切割大尺寸半導(dǎo)體硅片中的用途。

24、在本發(fā)明中，為了進一步優(yōu)化砂漿切割液的性能，可以對其組分進行優(yōu)選：聚乙二醇10-20份；去離子水50-60份；分散劑1-2份；護劑1-5份；冷卻劑10-15份。

25、在本發(fā)明中，當(dāng)分散劑為甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素的混合物時，甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素的質(zhì)量比可以進一步優(yōu)選為1:1。

26、在本發(fā)明的保護劑中，硫酸鹽可以進一步優(yōu)選硫酸鋅，在保護劑中，硅酸鹽和硫酸鹽的質(zhì)量比優(yōu)選為6:1-9:1。在保護劑中，硅酸鹽和硫酸鹽的質(zhì)量比最優(yōu)選為9:1。

27、在本發(fā)明中，保護劑和分散劑的質(zhì)量比優(yōu)選為2:1-5:1；保護劑和分散劑的質(zhì)量比還可以進一步優(yōu)選為2.5:1。

28、在本發(fā)明砂漿切割液的制備中，原液過濾時未加入碳化硅，通常磨料都是在現(xiàn)場切割前再加入切割液中攪拌均勻。

29、本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中的分散劑選用纖維素醚類物質(zhì)，在水中溶解后，由于其表面活性作用保證了磨料在體系中有效地均勻分布，而纖維素醚作為一種保護膠體，可以包裹住磨料，并在其外表面形成一層潤滑膜，使砂漿體系更穩(wěn)定，也提高了砂漿在攪拌過程的流動性。

30、此外，纖維素醚類物質(zhì)也具有一定的增稠作用，可以防止磨料沉淀后出現(xiàn)“硬餅化”，提高磨料的再分散性。

31、本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，硅酸鈉/硅酸鉀可以在鋼線表面形成一層保護膜，但這種保護膜是多孔性的，因此單獨使用硅酸鹽緩蝕性能較差，需要配合硫酸鋅使用，而硫酸鋅和硅酸鹽可以明顯提高對鋼線的保護作用，填補硅酸鹽在鋼線上形成的保護膜的孔隙。

32、本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的冷卻劑可以有效降低切割過程中鋼線與硅片接觸區(qū)的溫度，帶走摩擦產(chǎn)生的大部分熱量，防止因硅片受熱不均而造成的切割表面不平整的問題。

33、本發(fā)明提供了一種用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液、其制備方法和用途具有如下有益效果：

34、1、本發(fā)明中的分散劑既可以保證磨料在體系中均勻分布，同時作為一種保護膠體，可以包裹住磨料，并在其外表面形成一層潤滑膜，使砂漿體系更穩(wěn)定，也提高了砂漿在攪拌過程的流動性。此外，此類物質(zhì)也有一定的增稠作用，可以防止磨料沉淀后出現(xiàn)“硬餅化”，提高體系的再分散性。

35、2、本發(fā)明中的保護劑，采用硅酸鹽和硫酸鹽，可以大幅度提高對鋼線的保護作用，在鋼線表面形成一層致密的保護薄膜，有效降低斷線率，降低切割成本。

36、3、本發(fā)明中的保護劑中，硅酸鹽類物質(zhì)溶于水后以溶膠的形式存在，與分散劑共同提高磨料分散性，有助于磨料粒子均勻分散在切割液內(nèi)，提升切割效果。

37、4、本發(fā)明的切割液具有優(yōu)異的綜合性能，具有良好的磨料分散性、冷卻性能穩(wěn)定、同時斷線率較低。

技術(shù)特征：

1.一種用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液，其特征在于，按照重量份計算，包括如下組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液，其特征在于：所述的分散劑為甲基纖維素和/或羥丙基甲基纖維素。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液的，其特征在于：所述的保護劑和分散劑的質(zhì)量比為1:1-5:1。

9.一種權(quán)利要求1-8任一項所述的用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液的制備方法，其特征在于包含以下步驟：

10.一種權(quán)利要求1-8任一項所述的用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液在切割大尺寸半導(dǎo)體硅片中的用途。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于12英寸半導(dǎo)體晶圓的砂漿切割液、其制備方法和用途。所述的砂漿切割液，按照重量份計算包括如下組分：聚乙二醇10?30份；去離子水30?60份；分散劑1?5份；保護劑1?10份；冷卻劑5?20份。本發(fā)明中的分散劑既可以保證磨料在體系中均勻分布，同時作為一種保護膠體，可以包裹住磨料，并在其外表面形成一層潤滑膜，使砂漿體系更穩(wěn)定，也提高了砂漿在攪拌過程的流動性。本發(fā)明中的保護劑采用硅酸鹽和硫酸鹽，可以大幅度提高對鋼線的保護作用，有效降低斷線率，降低切割成本。本發(fā)明的切割液具有良好的磨料分散性、冷卻性能穩(wěn)定、同時斷線率低。

技術(shù)研發(fā)人員：侯軍,褚雨露,李傳友,呂婧
受保護的技術(shù)使用者：浙江奧首材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17