[发明专利]一种晶体材料薄片的制备方法

说明书

本发明提供了一种晶体材料薄片的制备方法，属于晶体材料加工技术领域。本发明提供了一种晶体材料薄片的制备方法，本发明通过控制螺旋钢丝的波长，波高，罗拉的槽角和槽深，多线切割机的张力，工作台的进给速度等参数，能够提高切割晶片的加工精度和切片速率；采用螺旋钢丝对切割晶体材料进行切割，能够提高对半导体材料的切削力，进而可以降低生产周期，同时提高了晶体材料的加工精度；细线径的螺旋钢丝适配低槽距罗拉提高了单位长度晶体材料的出片数，在相同的时间内生产更多的晶体材料薄片；使用螺旋钢丝对晶体材料进行切割，螺旋钢丝具有较强的切割能力，降低对于金刚石切削液的质量要求，同时减少了切削液中金刚石微粉的损耗速率。

技术领域

本发明涉及晶体材料加工技术领域，尤其涉及一种晶体材料薄片的制备方法。

背景技术

SiC具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和迁移速度等特点，在高温、高频、大功率、微电子器件等方面具有巨大的应用潜力，同时SiC又是制备高性能半导体器件一种理想的衬底材料，是当前第三代半导体材料中最有代表意义的一种单晶化合物。

SiC的莫氏硬度为9.2，属于超硬材料，仅次于金刚石，导致切割速度非常慢，而随着生长SiC晶体直径的增加，其加工工艺时间也越来越长。此外SiC衬底材料又要求切割后的晶片，在经过磨抛加工后必须具备低翘曲度(Warp)和弯曲度(Bow)，同时具有低的总厚度变化值(TTV)，进一步增加了SiC薄片的加工难度。

目前多线切割是半导体材料切割的主流方法，切割钢丝通过导向轮组在罗拉上形成一张平行线网，线网以一定张力高速往复运动并携带含有切割刃料的切削液与半导体材料摩擦，工作台装载待半导体材料工件通过上升或下降方式垂直进给，将半导体硅、SiC和蓝宝石等硬脆材料切割成薄片的加工方式。

当前多线切割使用的钢丝为直钢丝，直钢丝切割SiC薄片的工艺周期一般为4inchSiC晶体70h～85h，6inch SiC晶体120h～160h，加工的周期长，另外直钢丝对金刚石切削液的要求较高，一般切削液的使用次数仅为1～2次就必须重新更换且在第二次切割时晶片翘曲度，弯曲度，总厚度变化等参数随着切削液中金刚石微粉切割力的衰减而变差，给后续的磨抛加工带来困难。随着SiC晶体生长直径的增大直钢丝多线切割的加工成本、加工周期、加工精度等难以承受住考验。专利(CN107457926A-一种螺旋结构金刚线及其生产工艺)记载了一种螺旋结构金刚线，能够提高金刚线冷却、排屑能力，提高切片效率，但是金刚线上的磨粒容易在切割过程中脱落，损耗高，需要时常更换，增加了生产成本，同时磨粒的脱落造成金刚线使得SiC的切割变得不稳定，使切割效率降低，切割周期变长。

因此，需要提供一种能够使切割过程稳定、切割效率高、切割周期短的晶体材料薄片的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶体材料薄片的制备方法，本发明提供的制备方法切割SiC薄片的周期短，SiC薄片的加工精度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种晶体材料薄片的制备方法，包括：

使用多线切割机对晶体材料进行切割，得到晶体材料薄片；

所述多线切割机中罗拉的槽距为0.58～1mm，罗拉的槽深为0.3～0.5mm，罗拉的槽角为30°～70°；

所述多线切割机中的切割钢丝为螺旋钢丝，所述螺旋钢丝的直径为0.08～0.2mm，螺旋钢丝的波长为0.5～5mm，螺旋钢丝的波高为0.09～0.25mm。

优选地，所述罗拉的材质为高密度聚乙烯或聚氨酯。

优选地，所述切割的方式为双向往复切割方式。

优选地，所述切割时螺旋钢丝的线速度为500m/min～1500m/min。