Файл: Курносов, А. И. Технология производства полупроводниковых приборов учеб. пособие.pdf

20

равное 1 мм, соответствует отклонению кристаллографической оси слитка на 15'). При крайнем левом положении стола место зерка­ ла 6 занимает образец 8, а его место — зеркало 11. При этом рас­ стояние от образца до экрана (по ходу луча) увеличивается до 522 мм, а одно деление шкалы соответствует отклонению кристал­ лографической оси слитка на 3'.

Юстировку установки производят с помощью эталонного образ­ ца или зеркала, установленного вместо образца 8. При этом пово­ ротом зеркала 7 изображение в виде светящейся точки выводится в центре экрана. Слиток монокристалличесйого полупроводниково­ го материала торцом помещают на предметный стол и прижимают сверху винтом. Световая фигура, отраженная от торца слитка, попадает на матовый экран, занимая на нем произвольное положе­ ние. После этого световую фигуру выводят на вертикальную ось и совмещают с горизонтальной осью. По отклонению светового пятна от нулевого деления экрана определяют угол отклонения кристаллографической плоскости от плоскости торца слитка.

Точность определения углов ориентации световым способом зависит от четкости изображения световых фигур на экране и, сле­ довательно, от четкости структуры травления на поверхности тор­ ца слитка и может достигать+З' для кремния и ±15' для гер­ мания.

§ 1.4. Крепление слитков и пластин

Крепление полупроводниковых материалов —- одна из очень важных и сложных задач в общем цикле механической обработки. От качества крепления полупроводниковых материалов в значи­ тельной степени зависят такие характеристики, как плоскостность, плоскопараллельность изготавливаемых пластин, глубина нару­ шенного слоя, производительность процесса и т. п.

Существует много способов крепления полупроводниковых мате­ риалов при их механической обработке. К наиболее распространен­ ным относятся крепления с помощью различных клеев и замазок на основе парафина, воска, пицеина, шеллака, канифоли, а также с помощью глифталиевых лаков.

Основные требования, предъявляемые к крепящим составам — это надежное сцепление с поверхностями полупроводникового ма­ териала и подложки в процессе механической обработки и быст­ рое снятие с этих поверхностей в соответствующих растворителях или при нагреве до определенной температуры после проведения процесса.

Крепление полупроводниковых материалов к подложке осуще­ ствляют в двух случаях: крепление слитков при резке их на пла­ стины (рис. 1.4) и крепление пластин при шлифовке, полировке

и резке их на кристаллы.

При резке слитков на пластины широко распространен способ крепления с помощью эпоксидных смол. Слиток длиной 5—7 см и диаметром 2,5—3 см крепится к металлическому блоку-держателю

21

тонкой пленкой из пластмассы, которая состоит из 36% эпоксид­ ной смолы, 53% карбоната кальция, 2% коллоидного кремне­ зема и 9% алифатических аминов. После этого вся композиция выдерживается при комнатной температуре в течение 4 ч. При этом пленка затвердевает и превращается в корку, которая жестко скрепляется с полупроводниковым материалом и подложкой. Сня­

которая после нанесения на полупроводниковый материал и под­ ложку подвергается термообработке при температуре 85—95° С в течение 5 ч. Кроме того, используют материалы, обладающие

спомощью различных мембран.

§1.5. Виды резки полупроводниковых материалов

Вполупроводниковом производстве освоены следующие методы резки полупроводниковых материалов: резка абразивом с по­ мощью полотен, проволоки или ультразвука; резка с помощью алмазосодержащих дисков и алмазных резцов.

Исходными критериями для выбора того или иного метода являются скорость резания, предельные размеры заготовок и веро­ ятная возможность появления сколов.

Резка абразивом с помощью полотен — наиболее освоенный и распространенный метод резки слитков полупроводниковых ма­

териалов на пластины.

До резки слитки ориентируют и наклеивают на столик станка с помощью клеящей мастики из смеси клея БФ-2 и микропорошка

22

(электрокорунда) с зернистостью М14. Наклеенный слиток поме­ щают в термостат для подсушки клеящей мастики при 7 = 160° С. Чтобы абразивная суспензия не размывала клеящей мастики, сто­ лик со слитком покрывают слоем БФ-2. Применяют также более совершенные способы закрепления слитка на столике с помощью цеклевочной замазки из шеллака, бакелита, талька и других ве­ ществ. Кроме того, используют заливку слитка эпоксидной смолой.

Резание слитков производят металлическими полотнами толщи­ ной 0,15 мм из стали У7А или У10А с использованием абразивной суспензии на основе карбида кремния или электрокорунда с зер­ нистостью Ml 4.

Режущие полотна набирают в скобу станка. Величина зазора между ними регулируется прецизионными прокладками. В скобе закрепляется до 100 полотен одновременно. Полотна совершают возвратно-поступательное движение. Расход суспензии составляет 1,5—2 л!мин. Слой суспензии толщиной 0,05—0,06 мм удерживает­ ся на полотнах силой поверхностного. натяжения. Нагрузка на полотна составляет 1• 105 н/ж2. Ширина прореза зависит от толщи­ ны полотна, размера зерна абразива, состава суспензии и некото­ рых других факторов. На обработку оставляется значительный припуск, так как затем необходимо снять нарушенный слой, приле­ гающий к зоне резания, устранить шероховатость, неплоскостность. Прирезке полотнами отходы полупроводникового материала достигают 60-ь70%.

Одной из существенных особенностей данного способа является удобство при резке слитков большего диаметра (до 80 мм) как на круглые пластины, таки на пластины прямоугольной формы (вдоль оси слитка). На рис. 1.4 показан раскрой слитка на пластины пря­ моугольной формы. Размеры и форма таких пластин более удобны,, чем круглых, при проведении различных технологических процес­ сов (фотолитографии, диффузии и др.). При таком раскрое мате­ риала в ряде случаев можно получить большее число годных кри­ сталлов на несколько десятков процентов по сравнению с круглы­ ми пластинами.

Преимущество способа резки полотнами состоит в том, что он позволяет резать слитки с любой заданной ориентацией.

Для резки слитков на пластины используют станки ЖК10-02,

В0732-2, ЛМ-3642, С-13, СЖ-2126000, ЖКЮ-05.

Кинематическая схема одного из них показана на рис. 1.5. На­ стойках 1 жестко крепятся направляющие 2, по которым переме­ щаются салазки 3. Салазки получают возвратно-поступательное движение от кривошипа 13, который приводится во вращение дви­ гателем 12, через блок 11. К салазкам крепится скоба 4, на кото­ рой закреплены режущие полотна 5. На режущие полотна по шлангу 7 подается абразивная суспензия. Слиток материала 6 при­ крепляется к столику 8, находящемуся на рычаге 9. Столик жестко крепится на механизме подачи 10. Груз обеспечивает на­ жатие слитка на полотна и дает возможность регулировать давление.

23

Технические данные станка для резки полотнами ЖКЮ-02

Для увеличения производительности процесса резания приме­ няют металлические полотна, шаржированные алмазной крошкой. В качестве охлаждающей жидкости при резке полотнами с алмаз­ ной крошкой используют водный раствор соды.

Для улучшения качества обрабатываемой поверхности полупро­ водниковых пластин, а также для увеличения производительности процесса резания металлическим режущим полотнам кроме обыч­ ных возвратно-поступательных движений сообщаются колебатель­ ные движения с малой амплитудой в направлении, перпендикуляр­ ном плоскости реза.

Резка с помощью алмазосодержащих дисков. Необходимость в повышении скорости резки' и в уменьшении отходов полупровод­ никовых материалов обусловила поиск более производительных и экономичных методов. В качестве режущего инструмента стали

24

Величина стойкости алмазных дисков связана с основными тех­ нологическими факторами соотношением

G = Cq'v*

где v — скорость резания; s — скорость подачи;

CG— коэффициент, характеризующий материал; а, Ь— постоянные величины.

верстия; 5 —прокладки; 6 — патрон шпинделя

Большое влияние на стойкость алмазных дисков оказывает ве­ личина натяжения их на шпиндель станка. Недостаточное натяже­ ние диска приводит к заворачиванию режущей кромки, искажению формы отрезаемых пластин, полом­ ке пластин, отклонению от пло­ скости ориентации пластин и т. п.

Чрезмерное натяжение диска ведет

кускоренному его износу.

Сувеличением скорости враще­ ния алмазного диска возрастает производительность процесса резки. Однако имеется предел максималь­

мость скорости съема материала от количества отрезанных пла­ стин германия и кремния.

При резке слитка алмазным кругом на него действуют две' со­ ставляющие силы: радиальная и тангенциальная. Эти силы зави­

26