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

сят от скорости вращения алмазного диска и скорости подачи раз­ резаемого образца. Радиальная составляющая силы направлена нормально к режущей кромке. Действие этой силы приводит к не­ устойчивости и изгибу алмазного диска, в результате чего на нем образуется выпуклость.

Тепловые явления, возникающие при резке слитка на пласти­ ны, значительно влияют на величину нарушенного слоя, остаточ­ ные напряжения, микронеров­ ности, структурные изменения поверхности и износоустойчи­ вость режущей кромки алмаз­ ного диска. Вследствие возник­ новения высоких температур

в зоне резки, а также в результате резкой смены температур в этой зоне на поверхности отрезаемых пластин возникают термомехани­ ческие напряжения, которые приводят к появлению микротрещин в полупроводниковом материале. Количество тепла, выделяемое в процессе резки, можно определить по формуле

Q = PvA,

где Р — тангенциальная составляющая силы резки;

v — линейная скорость внутренней режущей кромки алмаз­ ного диска;

А — тепловой эквивалент работы.

На рис. 1.9 приведены типичные графики распределения тем­ пературы в слитке полупроводникового материала при резке; по оси абсцисс отложено расстояние h а от поверхности реза до лю­ бой точки в объеме слитка.

27

800—1000 об/мин, ширина реза — 0,5 мм. Требуемые размеры кристаллов обеспечивают подбором соответствующей толщины прокладочных колец.

Резку абразивом с помощью проволоки применяют для полу­ чения кристаллов квадратной и прямоугольной формы из пластин полупроводникового материала.

Отечественной промышленностью выпускаются станки двух видов:

1)станки, на которых скорость перемотки проволоки мала, но ролики, укрепленные на специальной вилке, кривошипно-шатун­ ным механизмом приводятся в быстрое возвратно-поступательное движение;

2)станки, на которых образец режется с помощью проволоки, движущейся с большой скоростью между двумя роликами. Воль­ фрамовая проволока натягивается между двумя роликами с коль­ цевыми пазами, задающими шаг и тем самым необходимый раз­ мер кристаллов.

При резке на проволоку непрерывно подается абразивная Су­ спензия, состоящая из смеси порошка карбида кремния М14 с во­ дой в соотношении 1 :3. Скорость резки зависит от свойств обра­ батываемого материала, скорости движения проволоки и ее диа­ метра, от количества и величины зерен абразива. Диаметр прово­ локи обычно не меньше 0,08—0,1 мм в связи с ее малой механиче­ ской прочностью, число двойных ходов достигает 1000 и более

вминуту.

Внекоторых случаях используют проволоку из нержавеющей

или струнной стали, покрытую тонким слоем эпоксидной смолы (связки) и алмазной крошки с размером зерна 1—20 мкм. Общий диаметр проволоки после нанесения алмазной крошки и соответ­ ствующей термообработки не превышает 150 мкм. Такой проволо­ кой можно резать слитки на пластины и пластины на кристаллы. Иногда используют проволоку из магнитного материала и абра­ зивный порошок из феррита.

Движущаяся проволока воздействует на находящийся в суспен­ зии абразивный порошок и прошлифовывает паз в пластине, раз­ резая его на кристаллы. Для предотвращения обрыва проволоки за счет истирания в процессе резки ее непрерывно перематывают через роликовый механизм с одной катушки на другую.

В станках другого типа отсутствует шатунный механизм, и рез­ ка в этом случае происходит за счет быстрой перемотки проволо­ ки с одного ролика на другой.

Кинематические схемы станка для резки проволокой приведе­ ны на рис. 1.11,а и б. На рис. 11,а проволока наматывается на ро­ лики, которые находятся на механизме 1, совершающем возврат­ но-поступательное движение, обеспечиваемое шатуном 2. Прово­ лока перематывается через роликовый механизм с катушки 3 на катушку 5 посредством тормозного диска 4 и механизма подачи 6.

На рис. 1.11,6 проволока с высокой скоростью перематывается с одного ролика на другой, проходя через слиток полупроводни-

29

кового материала 4 и ролик 3. С помощью столика и груза слиток прижимается с определенным давлением к режущей проволоке. В область резания по шлангу 2 подается абразивная суспензия.

Станки для резки на кристаллы с помощью проволоки отлича­ ются большой производительностью, достаточной точностью и вы­ соким качеством реза.

Ультразвуковая резка абразивом полупроводниковых материа­ лов имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с описан­ ными методами: возможность обработки сверхтвердых и хрупких материалов, легкость выполнения фасонных изделий, достаточную

Первые разработки оборудования и технологии ультразвуко­ вого резания относятся к 1951—1952 гг.; в настоящее время име­ ются станки различных типов, размеров, мощности и назначения:

с частотой 15—70 кгц подается на обмотку электрического преобразователяшибратора 1. Здесь электромагнитные колебания превращаются в упругие механические колебания, которые усили­ ваются с помощью концентратора 2 и поступают на режущий ин-

30