Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Механическая обработка полупроводниковых материалов

Ионно-лучевые установки

 

Используются для ионной имплантации.

Ионно-лучевые ускорители построены на базе масс-спектрометров. Состоят из: ионного источника (дуговой разряд в камере), вакуумной камеры, заполненной B2H6, PCl3, S, P, As, Sb, Zn, электромагнитного анализатора, приемника ионов, системы управления ионным пучком. Дозы облучения могут достигать 1011-1017 ион/см2.

Установка ИЛУ-3:

- энергия однозарядовых ионов до 100 кЭВ;

- ширина ионного пучка в средней плоскости – 120 мм;

- площадь обработки 20 - 50 см2 (до 100 см2);

- производительность - 1м2 обработки за 100 мин;

- температура тигля источника 900°С;

- мощность 45 кВт;

- площадь, занимаемая установкой 58 м2.

Серия установок В-1, В-2, В-2Б, В-3, В-4, В-5 используется для обработки пластин диаметром 40, 50, 60, 80 мм.

«В-2» имеет энергию ионов до 200 кЭВ.

Установка «Везувий» может получать пучки с энергией до 300 кЭВ.

Установка «Danphysic» может получать пучки до 500 кЭВ (напряжение до 800 - 100 кВ на одном каскаде ускорения).

 

 

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.

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:482

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.