Полупроводниковые пластины и их параметры. Подготовка, разрезание полупроводникового слитка на пластины и обработка (стр. 2 из 2)

Алмазные зерна имеют размеры 40 – 60 мкм при резке кремния и 20–40 мкм при резке арсенида галлия.

Рис.6. Диск для резки слитков на пластины.

Наружный диаметр диска и диаметр его центрального отверстия зависит т диаметра разрезаемого слитка и для слитков диаметром 200 мм могут быть соответственно 685 и 254 мм.

Рис.7. Установка для резки слитка на пластины: 1 – шпиндель; 2 – диск; 3 – слиток; 4 – держатель слитка.

Слиток (3), закрепленный в держателе (4), разрезается алмазной кромкой вращающегося диска при перемещении слитка или диска в направлении, перпендикулярном оси барабана.

Отрезанные пластины попадают в сборник, заполненный водой, остаются на оправке или удаляются вакуумным съемником. При резке разрезаемый материал деформируется, алмазные зерна трутся об него и выделяется большое количество теплоты. Поэтому алмазный диск непременно охлаждают водой или специальной охлаждающей жидкостью.

После резки контролируют геометрические параметры пластин: толщину, разброс толщины в партии пластин и в пределах площади пластин – разнотолщинность.

Рис.8. Примеры дефектов пластин: Δh = h2-h1 – разнотолщинность;

δ – неплоскостность; F – прогиб.

Качество поверхности характеризуется шероховатостью и глубиной нарушенного слоя.

Шероховатость: среднее арифметическое отклонение профиля Ra, высота микронеровностей Rz.

После резки параметры шероховатости должны находится в пределах Rz=1–1,5 мкм, Ra=0,2–0,3 мкм.

Нарушенный слой после резки состоит из трех зон.

Рис.9. Структура поверхности пластины после резки.

I – зона рельефа с поликристаллической структурой, толщина которой 0,2–0,5 высоты микронеровностей.

II – зона трещин и дислокационных скоплений, которые являются главным дефектом резки. Второй слой в 3–6 раз толще первого.

III – зона с остаточным упругими направлениями.

Знать глубину нарушенного слоя необходимо для того, чтобы правильно назначить припуск на последующую сборку, при которой должна быть полностью удалена зона трещин и дислокаций.

Оперативно контролировать глубину нарушенного слоя можно селективно протравливая поверхность косого или сферического шлифа и анализируя его с помощью оптического микроскопа.

Глубина зоны трещин после резки обычно не превышает 15–20 мкм.

Обработка полупроводниковых пластин после резки

Операции резки не обеспечивает требуемых точности и качества поверхности пластин: имеются погрешности формы (неплоскостность, непараллельность плоскостей, изгиб), значительный нарушенный слой и большие отклонения по толщине.

Поэтому необходима дальнейшая обработка, которую выполняют с использованием абразивных материалов и подразделяют на предварительную и окончательную.

Предварительная обработка полупроводниковых пластин:

· Пластины после резки;

· Термообработка пластин;

· Двухсторонняя шлифовка пластин;

· Химическая очистка пластин;

· Скругление края;

· Травление пластин;

· Контроль пластин после травления.

Пластины больших диаметров (≥100 мкм), полученные после разрезания слитка, подвергают термообработке при температуре t=600ºС. Термообработку проводят для получения заданного удельного сопротивления кремния.

Затем выполняют шлифовку плоских поверхностей пластин, и химическую очистку, скругление краев и травление наружного слоя. Оно выполняется для уменьшения припуска на последующую окончательную обработку рабочей стороны и снятия остаточных механических напряжений от шлифовки. Иногда нарушенный слой стравливают не полностью для создания механического геттера на нерабочей стороне пластины – области стока для дефектов и вредных примесей. При такой обработке нерабочая сторона пластины остается матовой.

ЛИТЕРАТУРА

1. Технология производства ЭВМ / А.П. Достанко, М.И. Пикуль, А.А. Хмыль: Учеб. – Мн. Выш. Школа, 2004 – 347с.

2. Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры. Учеб. пособие для ВУЗов / С.Е. Ушакова, В.С. Сергеев, А.В. Ключников, В.П. Привалов; Под ред. С.Е. Ушаковой. – М.: Радио и связь, 2002. – 256с.

3. Тявловский М.Д., Хмыль А.А., Станишевский В.К. Технология деталей и периферийных устройств ЭВА: Учеб. пособие для ВУЗов. Мн.: Выш. школа, 2001. – 256с.

4. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов / А.М. Дольский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под ред.А.М. Дольского. – М.: Машиностроение, 2005. – 448с.

5. Зайцев И.В. Технология электроаппаратостроения: Учеб. пособие для ВУЗов. – М.: Высш. Школа, 2002. – 215с.

6. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: В 2 ч. Ч.1: Учеб. пособие для вузов / И.В. Ченцов.