химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

нные частицы обрабатываемого материала. Смоченные абразивной суспензией обрабатываемые поверхности не подвергаются перегреву, который может привести к ухудшению качества механической обработки. Если жидкостью является не чистая вода, а щелочные или кислотные растворы, то такая жидкость при абразивной обработке оказывает химическое воздействие на обрабатываемый полупроводниковый материал. Кроме того, жидкость способна проникать в имеющиеся на поверхности полупроводникового материала микротрещины и способствовать откалыванию от его поверхности отдельных частиц за счет расклинивающего действия сил поверхностного натяжения.

Физическая сущность процесса механической обработки связанным абразивом несколько отличается от обработки свободным абразивом. При обработке связанным абразивом к разрушению под действием нормальной силы, направленной перпендикулярно поверхности (случай обработки свободным абразивом), добавляется разрушение обрабатываемого материала за счет срезания микровыступов поверхности закрепленным зерном абразива под действием сдвигающей силы, направленной вдоль поверхности пластины.

При обработке свободным абразивом ударное усилие направле-

2*

35

но внутрь обрабатываемого полупроводникового материала и абра~ зивные зерна вызывают сильное разрушение поверхностного слоя. При обработке связанным абразивом основная часть усилий направлена не внутрь образца, а вдоль его поверхности, что вызывает меньшую глубину разрушения исходного материала при той же толщине удаленного слоя. Жидкость при обработке связанным абразивом используется лишь для охлаждения режущего инструмента и обрабатываемого полупроводникового материала.

§ 3.2. Абразивные материалы

Абразивным может быть любой природный или искусственный материал, зерна которого обладают определенными свойствами: твердостью, абразивной способностью, механической и химической стойкостью.

Слово «абразив» латинского происхождения, в переводе на русский язык означает «скоблить». Это понятие и определяет характер обработки, выполняемой абразивными материалами. Главной особенностью абразивных материалов является их высокая твердость по сравнению с другими материалами. На использовании различия в твердости полупроводниковых и абразивных материалов построены все процессы механической обработки полупроводниковых материалов.

Абразивные материалы характеризуются следующими основными параметрами: твердостью, абразивной способностью, механической и химической стойкостью.

Под твердостью понимают способность абразивного материала сопротивляться вдавливанию в него другого материала, не получающего остаточных деформаций. Твердость обычно определяют нанесением риски (царапины) одним материалом на другой. Материал более твердый оставляет на более мягком царапину определенной глубины. По этому принципу построена минералогическая шкала Мооса, по которой самому твердому материалу алмазу соответствует десятый класс, корунду — девятый, топазу — восьмой, кварцу — седьмой и т. д.

Более точной характеристикой абразивного материала является микротвердость, определяемая глубиной вдавливания в исследуемый материал алмазной иглы.

Под абразивной способностью понимают возможность с помощью одного материала обрабатывать другой или группу различных материалов. Абразивная способность определяется количеством удаленного с поверхности обрабатываемого материала в единицу времени. Если принять абразивную способность алмаза за единицу, то абразивная способность других материалов будет иметь следующие значения: карбид бора —0,6; карбид кремния —0,5; монокорунд — 0,25; электрокорунд — 0,15.

Под механической стойкостью понимают способность абразивного материала выдерживать механические нагрузки и не разрушаться при механической обработке полупроводниковых материалов.

36

Под химической стойкостью понимают способность абразивных материалов не изменять своих механических свойств в растворах щелочей, кислот, а также в воде и органических растворителях.

В производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем применяют следующие виды абразивных материалов: алмаз, карбид кремния, карбид бора, электрокорунд, оксид хрома и аэросил. Рассмотрим основные свойства этих материалов.

Алмаз — самый твердый из известных минералов. Его микротвердость равна 9,8· 1010 Н/м2. В промышленности используются в основном искусственные алмазы, которые получают из графита, обработанного под большим давлением и при высокой температуре.

Карбид кремния — химическое соединение кремния с углеродом, получаемое нагреванием смеси кварцевого песка с коксом в электрических печах при температуре выше 2000°С. Химически чистый карбид кремния бесцветный, а технический в зависимости от количества примесей приобретает оттенки от светло-зеленого до черного. Твердость по шкале Мооса 9,2. Микротвердость равна 3,4· 1010 Н/м2. Выпускают карбид кремния двух разновидностей: зеленый и черный. Черный карбид кремния отличается от зеленого» большей хрупкостью и меньшей твердостью. щ

Карбид бора — химическое соединение бора с углеродом'. Его твердость близка к твердости алмаза и по шкале Мооса /равна 9,7. Микротвердость его 4,8· 1010 Н/м2.

Электрокорунд —кристаллический оксид алюминия, гцзлу-^ чаемый в результате плавки химически чистого оксида алюминия (глинозема). При переходе из расплавленного состояния в твердое оксид алюминия кристаллизуется в ?-корунд — вещество белого цвета. Микротвердость электрокорунда составляет 1,8 · 1010 — 2,4Х ? 1010 Н/м2. Твердость по шкале Мооса равна 9. Выпускаемый промышленностью электрокорунд в зависимости от содержания А120з подразделяют на три группы: электрокорунд белый (98,5—99,5% А1203), электрокорунд нормальный (91—96% А1203) и электрокорунд черный (65—75% А1203).

Оксид хрома — порошок зеленого цвета, получаемый восстановлением двухромовокислого аммония серой. Полученный сплав измельчают и отмывают водой от ионов S04 и других водорастворимых солей. Из отмытого оксида хрома берут фракцию с нужным размером зерен.

Аэросил — рыхлый голубовато-белый порошок, представляющий собой чистый диоксид кремния. Выпускается марок А-175, А-300 и А-380, в которых средний размер частиц составляет соответственно 10—40, 5—20 и 5—15 мкм.

Все абразивные материалы отличаются размером зерен и подразделяются на четыре группы: шлифзерно (от 200 до 16), шлиф-порошки (от 12 до 3), микропорошки (от М63 до М14) и тонкие микропорошки (от М10 до М5).

Каждый номер зернистости абразивных материалов этих групп характеризуется пятью фракциями: предельной, крупной, основной, комплексной и мелкой.

3f

В производственных условиях абразивные материалы перед запуском в работу подвергаются испытаниям на зерновой состав. Для этого отбирают пробу в объеме не менее 5% по массе от всей партии абразивного материала по каждому номеру зернистости. Для набора пробы в абразивный материал опускают щуп до дна тары и захваченное им количество зерен высыпают на противень. Затем пробу тщательно перемешивают и делят на две части. Одну часть направляют в заводскую лабораторию, а вторую — в отдел технического контроля. В зависимости от зернистости применяют различные методы контроля. Для абразивных материалов с зернистостью от 200 до 5 для контроля применяют набор сит с ячейками заданного размера, а для абразивных микропорошков с зернистостью от М40 до М5 проводят микроскопический анализ.

§ 3.3. Резка полупроводниковых слитков на пластины

Процесс включает в себя разрезание монокристаллического слитка на тонкие (250—600 мкм) плоскопараллельные пластины и является начальной операцией в общем цикле изготовления полупроводниковых приборов и ИМС.

В настоящее время для разрезания монокристаллических слитков на пластины используют два способа: резка диском с алмазной внутренней кромкой; резка металлическими полотнами с применением абразива.

Резка алмазным диском с внутренней режущей кромкой широко используется в производственных, а резка полотнами — в лабораторных условиях.

Сущность метода резки алмазным диском с внутренней режущей кромкой состоит в следующем. На шпиндель станка крепят алмазный диск и с помощью специальных растягивающих болтов регулируют его радиальное натяжение. Внутрь полого шпинделя помещают держатель с приклеенным к нему полупроводниковым слитком. Перед началом весь слиток находится внутри шпинделя, а торцовая его часть немного выступает за кромку плоскости алмазного диска. При включении станка шпиндель с закрепленным на нем алмазным диском начинает вращаться. Если держатель со слитком перемещать в горизонтальном (или вертикальном) направлении, то в определенный момент слиток коснется своей боковой поверхностью кромки алмазного диска и начинается процесс резания. При полном отрезании пластины от слитка держатель отводится в исходное первоначальное положение и выдвигается из шпинделя на длину, равную толщине отрезаемой пластины. После этого процесс резки повторяют (рис. 3.1).

Каждое алмазное зерно, закрепленное на кромке металлического диска, представляет собой микрорезец, который скалывает микрочастицы с обрабатываемой поверхности полупроводникового материала. Процесс резания идет при большой частоте вращения шпинделя (3000—5000 об/мин), что способствует увеличению его производительности. При резке происходит выделение большого ко-

38

личества теплоты в месте соприкосновения алмазной кромки диска с поверхностью полупроводникового материала. Поэтому в течение всего процесса резки в область контакта диск — слиток непрерывно подают охлаждающую жидкость.

Режим резки выбирают, исходя из конкретных условий: вида полупроводникового материала, диаметра, толщины отрезаемой пластины, требований по классу и чистоте обработки, точности геометрических размеров и требований по плоскостности и плоскопа-раллельности пластины.

Рис. 3.1. Схема резки слитка иа пластины алмазным диском с , внутренней режущей кромкой:

1 — шпиндель; 2 — диск с алмазной кромкой; 3 — слиток; 4 — держатель слитка; 5 — отрезанная пластина; 6 — сборник

Следует отметить, что при резке слитка частоту вращения шпинделя

страница 9
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
нетбук в аренду москва
Рекомендуем компанию Ренесанс - металлические чердачные лестницы - качественно и быстро!
кресло сеньор
индивидуальной хранение вещей

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)