Механическая обработка полупроводниковых материалов
Большинство полупроводниковых материалов получают в виде цилиндрических монокристаллических слитков неправильной формы (для Si диаметр до 150 мм, длина до 1000 мм).
Для изготовления дискретных полупроводниковых приборов и ИМС в качестве исходных заготовок используют дисковые срезы слитков (пластины) или вырезанные из них детали квадратной, округлой или другой формы, называемые «кристаллами».
Толщина пластин 0,2 - 0,7 мм, площадь от 0,1 до 25-35 см2 (для ПЗС). Далее пластины шлифуют и полируют различными методами обработки.
К качеству подготовленных к использованию пластин предъявляются очень жесткие требования:
толщина по площади не должно отличаться больше чем на ± 3 мкм;
точность ориентации кристаллографической плоскости пластины не хуже 10° для Si и 13° Ge;
наиболее часто режут по плоскости [111] в биполярной и плоскости [100] в МДП-технологии;
плоскопараллельность не больше ±1 мкм по всему диаметру;
отсутствие механических нарушений слоя;
глубина рельефа поверхности не должна быть больше ± 0,025 мкм.
Ориентацию кристаллов осуществляют двумя способами:
1. Рентгенографическим - основан на определении максимальной интенсивности рассеянного излучения от плоскости отражения. Время анализа 15 - 30 мин, точность ± (3-5) минут. Используются стандартные рентгеновские аппараты.
2. Оптическим - основан на изменении отражения излучения от фигур травления на поверхности полупроводника. Каждая кристаллографическая плоскость имеет свою форму ямок травления. «Δ» [100] « » [111]. При отклонении плоскости от кристаллографической оси симметрия ямок нарушается, их очертания искажаются.
Точность ± 3 минуты для Si и ±15 минуты для Gе.
Метод прост и быстр.
Для проведения анализа используется установка «ЖК 78:08» для максимального диаметра 60мм. Масса установки 35 кг.
Методы резания слитков на пластины могут быть следующие:
дисками с алмазосодержащей крошкой. Кромка диска насыщена алмазной крошкой диаметром 20 - 40 мкм (0,2-0,5 карата на один диск). Скорость вращения 8000-1200 об/мин. Скорость резания до 20 мм/с (скорость подачи 10 - 50 мм/мин). Ширина реза обычно в 2,5-3,0 раза больше толщины диска (отходы материала достигают 40-45%). Обеспечивается шереховатость по 7-8 классу. Недостаток: относительно большая толщина механически нарушенного слоя. Промышленные установки «Алмаз-4» для пластин диаметром 75 мм , «Алмаз-6М» для пластин диаметром 100 мм, масса установок 1 т.
стальными пластинами или проволокой из W, W+M0 диаметром 0, 1- 0,5 мм с абразивной суспензией υрез полотна = 10 - 15 мм/ч. υрез пров = 100 - 200 мм/ч.
Недостаток: малая ширина реза, особенно проволокой. Используется для малых диаметров 30 - 40 мм.
Разделение пластины на кристаллы проводят:
1. Скрайбированием. Нанесением на пластины царапин (рисок), которые являются линиями концентраций механических напряжений с последующей ломкой пластины на отдельные заготовки. Риски наносят с помощью алмазного резца.
Преимущества: простота, высокая производительность, малая ширина реза, исключаются потери материала. Качество скрайбирования зависит от толщины пластины, формы режущей кромки резца, нагрузки на него, угла наклона, положения риски по отношению к кристаллографическим направлениям. Отношение ширины кристалла к толщине должно быть не меньше 5 - 6. Лучшие результаты на тонких пластинах. Скорость на установках скрайбирования 2 - 3 м/мин.
Ломка пластины делается: валиком на мягкой подложке,
в результате консольного изгиба.
Усилия ломки прикладывается всегда со стороны противоположной стороне скрайбирования. Точность шага ± 10 мкм.
2. Ультразвуковой абразивной обработкой - УЗ - колебания от генератора передаются на концентраторы, куда крепят инструмент. В место контакта инструмента с пластиной подают абразивную суспензию. При колебании инструмента в жидкости возникают кавитационные явления. В момент схлопывания пузырьков газа частицы абразива получают большую кинетическую энергию и, ударяясь о полупроводник, разрушают его. На качество реза влияет профиль инструмента, размер частиц абразива и их концентрация, мощность генератора и т.д. Время реза кристалла Si 5х5 мм толщиной 1мм - 1,5-2,0 мин., риски глубиной 0,2 м – 15-20 секунд.
3. Электроэрозионной обработкой (электроискровой). В искровом разряде (пластина – анод, инструмент - катод) разрушение анода происходит за счет его разогрева до температуры кипения.
Точность реза выше, чем у УЗ метода.
4. Лучевой обработкой (может быть электронно-лучевая и лазерная). При электронно-лучевой обрезке υреза=1-1,5 м/с при точности реза ±1 мкм за счет фокусировки электронного луча до пятна 10-7 см2 (Е = 109 Вт/см2), температура возрастает до 6000 - 7000К. Материал не загрязняется, т.к. процесс идет в высоком вакууме.
Лазерный луч имеет фокальное пятно диаметром 1 мкм (Е = 1013 Вт/см2), температура увеличивается до 10000К. Среда может быть любой, материал любой, исключены механические напряжения и повреждения. Кратковременность воздействия лазерного луча (10-8 с) исключает изменение структуры и состава полупроводника вблизи зоны резания.
- Оглавление
- Классификация мэт
- Проводниковые материалы
- Физическая природа электропроводности металлов
- Зависимость электропроводности металлов от температуры и примеры
- Электрические свойства металлических сплавов
- Сопротивление проводников на высоких частотах
- Сопротивление тонких металлических плёнок. Размерный эффект
- Контактные явления в металлах
- Материалы высокой проводимости. Медь
- Алюминий
- Сверхпроводящие металлы и сплавы
- Специальные сплавы
- Сплавы для термопар
- Сплавы для корпусов приборов
- Тугоплавкие металлы
- Благородные металлы
- Неметаллические проводящие материалы
- Полупроводники. Классификация полупроводниковых материалов
- Собственные и примесные полупроводники
- Температурная зависимость концентрации носителей заряда.
- Подвижность носителей заряда в полупроводниках
- Электрофизические явления в полупроводниках.
- Кремний
- Физико-химические и электрические свойства Si
- Марки кремния.
- Германий
- Физико-химические и электрические свойства германия
- Карбид кремния (SiC)
- Полупроводниковые соединения аiii вv
- Твердые растворы на основе аiii вv
- Полупроводниковые соединения aiibvi и трз на их основе
- Полупроводниковые соединения aivbvi и трз на их основе
- Диэлектрики, классификация, основные свойства
- Электропроводность диэлектриков
- Потери в диэлектриках
- Пробой диэлектриков
- Полимеры в электронной технике
- Композиционные пластмассы и пластики
- Электроизоляционные компаунды
- Неорганические стекла
- Ситаллы
- Керамики
- Активные диэлектрики
- Сегнетоэлектрики
- Пьезоэлектрики
- Пироэлектрики
- Электреты
- Жидкие кристаллы
- Материалы для твердотельных лазеров
- Магнитные материалы. Их классификация
- Магнитомягкие материалы
- Магнитотвердые материалы
- Технология получения материалов электронной техники Методы получения тонких пленок
- Вакуумные методы. Термическое вакуумное напыление.
- Кинетика процесса конденсации. Роль подложки
- Создание вакуума в вакуумных установках
- Измерение вакуума
- Вакуумные установки термического напыления
- Катодное вакуумное распыление (диодное)
- Ионно - плазменное распыление
- Эпитаксиальные процессы в технологии материалов электронной техники
- Механизм процесса эпитаксии
- Автоэпитаксия кремния
- Гетероэпитаксия кремния
- Эпитаксия полупроводниковых соединений аiiibv и трз на их основе
- Температурно - временной режим эпитаксии
- Эпитаксия SiC
- Оборудование для наращивания эпитаксиальных слоев
- Элионные технологии
- Ионно-лучевые установки
- Механическая обработка полупроводниковых материалов
- Шлифование и полирование пластин
- Химическая обработка поверхности полупроводника
- Методы отчистки поверхности
- Фотолитография (операции, материалы)
- Нанотехнология, определения и понятия
- Инструменты для измерения наноструктур
- Наноструктуры и наноустройства
- Методы нанотехнологий