К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 160
Текст из файла (страница 160)
ЭС заключается в следующем: пару материалов соедннюот, ниревают до температуры, сушественно меньшей, чем температура нх плавления или размщчения, и затем в течение некоторото времени к ней прикладывают электрическое напряжение. Принтщпиаяьная схема ЭС показана на рнс. 5.2.51. Наличие давления необялпельно, достаточно только электрическото контакта, поскольку прилжм обеспечивается электростатическими силами притяжения, возникающими после приложения к образцу электрического напряжения Уэ Температура процесса при соединении кремния со стеклом состаюыет б23 - 723 К, что значительно ниже температуры опкита и 510 г 5 2 твхнология и Оворудовлнив ддя формиРОвлния микроструктур т, стаса о хгвмпил нлпкиьтел ь и ге зг пю иВЮ Рве.
5.2.51. Схема еаеатраетатаческеге сеивюевае $ и 1г ге зг ф юьь $11 Рве. 5.2.эа. Иигевевве есаеевих аарелатрее аееатрестатачесвея саарав ае еремеев разюпчеиия большинства стекал. Однюго ухе при такой температуре приложение к соединяемым деталям высокого электрического напрюкения (отрицательным полюсом к стеклу) приводит к образованию вдоль границы раздела двух соединяемых материалов обедненного слоя. Подвижные шапочные ионы в стекле покидают границу раздела, а оставшиеся малоподвижные ионы кислорода химически связываются с кремнием с образованием слоя оксида. Толщина образующегося переходного слоя не превышает 2 - 20 нм. Основным хритерием при выборе пары соединяемых материалов является их сопгасование по значению температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР). При Т = 293 ...
673 К ТКЛР кремния состаюиет около (26 - 40) 10 г К г. Из стекол, близких по ТКЛР к кремнию, применяются боросиликатные стекла "Пирекс" и электровакуумные стехла С37-1. Относительная разность ТКЛР не должна превышать 10 - 25 %. Прочное соединение при ЭС достигается, если хорошо обработаны поверхности соединяемых детажй. Параметр шероховатости поверхности дпя получения прочного соединения должен быль не более На = 0,04 мкм. При большем параметре шероховатости необходимо повышать температуру нагрева„элекгрическое напряжение и время выдержки.
Температура выбирается в пределах Т = 420 ... 1170 К. Низний предал определяеюя началом ионной проводимости и возникновением поляризационных процессов в материале катода, а верхний - точкой размшчения стекла. Понизгения температуры ЭС мозно достичь уменьшением параметра шероховатости соединяемых деталей, увеличением времени процесса и прикладываемого напряжения, а также применением депгоплавхих стекол с повышенным содержанием оксида натрия. Пр индел ьваемое электрическое напряжение дпя ЭС стекла с кремнием обычно составляет около 1 кВ.
Время процесса У = 60 ... 1800 с. Хотя ЭС осуществляется в течение времени 1 = 60 ... 120 с, увеличенная выдержка повышает прочность соединения. По результатам наблюдения за силой электрического тоха, проходюцего через систему, можно сделать вывод о наличии или отсутствии соединения: в момент соединения сила проходюцего тока начинает падать. Это можно объясиигь тем, что в первый период (при нарастании силы тока) происходит ускоренное окисление поверхности кремния (анода). Затем по мере образования и роста толщинм оксшгной пленки увеличение силы тока прекращаегся и образуется связанный объемный заряд в зоне соединения.
Этот заряд прешпствует даынейшему протеканию тока через границу раздела материалов. Температура, напрязгенне и текущая плотность тока в течение процесса соепинения изменяютоя (рис. 5.2.52). При соединении температуру и прикладывае мое напряжение поддерживают постоянными. Импульс тока появпжтся, когда подается напряхение„приводюцее к щзейфу натриевых ионов, после этого создается область объемного заряда н происходит соединение. При наблюдении сквозь стекло видно, что соединенная область становится темно-серой; когда эта область расширяется по всей подлолзе, соединение заканчивается.
Хотя соединение необратимо, обычно напряжение ноддерживаюг до тех пор, пока соединенные образцы охлаздаются. После охлаждения до температуры, близкой к 20 'С, прекращают подачу напрюкения. РАЗДЕЛЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН НА КРИСТАЛЛЫ 511 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Глава 5.3 СБОРКА МИКРОСХЕМ Рвс. 5.3.2. Пезуавтаевт ПРП дая Резан веаззяюаевасмаеьи вааатав ва арвстаааи 1 - проектор; г - шпиндель; 5- апуаиса; 4- алмазный лиак; 5- стол 1.
Базовые матричные кришаюсы и матричные ЕИС / В. Г. Домрачев, П. П. Мальцев, И. В. Новаченко и др. Мс Энертоатомиэдат, 1992. 224 с. 2.Бре А.С.,М О.Р.Т- нолопи и коснтрумрование интегральных микросхем. Мз Радио и связь, 1992. 320 а. 3. Келедев Л. А. Технология и конструкции михросхем, микропроцессоров и микро- сборок. Мг Радио и связь, 1989. 400 с. 4. Малэивава И. А. Технолопи производства интесральных микросхем. Мз Радио и связь, 1991. 343 с. 5.
Парфенов О. Д. Технолопся микросхем. Мз Вьюшая школа, 1985. 320 с. 6. Рудаков В. И., Гарбував Ю. И., Келедав Л. А. Трехмерные интетраэъные схемы. Мз ЦНИИ "Электроннюс", 1987. 48 с. З.зл. Раэдкякпик подупуоводииковых пластин ца кристаллы Кристаллом (чипом) называют часть полулроводниковой пластины, на поверхности которой сформированы элементы интетральной микросхемы отделан ото электр онното прибора или сборочного комплекта, а также мажэлементные соединения и контактные шсощадки. Применяют следующие методы разделения полупроводниковых пластин на кристаллы: диском с нару:кной режущей кромкой; стальными полотнами и проволокой с применением абразива; скрайбирование пластин с последующим надламыванием на кристюшы; Резку ультразвуком. Резка диском с наружной режущей кромкой - наиболее простой и часто используемый в производственных условиях метод.
Для резки используется диск, наружная поверхность которото покрьпв алмазными зернами (рис. 5.3.1), выполиюсяпими Роль инкрорезцов. Оперения производится при высоких частотах вращения диска (около 5000 мин'), что требует применения охлюкдающих жидко- асей. Разрезаемая пластина закрепляется клеюцей масппсой на подложке, установленной на рабочем столе станка. Для увеличения производительности процесса можно использовать несколько дисков, устанавливаемых через прокладки.
Применяют диски, у которых отношение толщины к диаметру составляют 1/150 - 1/300, а ражуяви кромка выступает эа края прохладок не более чем на 1,5 толщины разреэаемосо материала. В большинстве случаев диски имеют толщину окало 0,1 мм, а ширина получаемой прорези состаюиет 0,15 мм. Такие соотношения размеров обеспечивают требуемую жесткость дисков и высокое качеспю реза. Для разделения полупроводниковых пластин на кристаллы используют полуавтомат ПРП-2 или установку для ориентированной резки. Характерной особенностью полуавтомата ПРП-2 (рис.
'.3.2) является наличие шпинделя на аэростатических направляющих (частота вращения шпинделя до 9000 мин-'), пневмогидравлического привода, позволяющесо бесступенчато ретулировать скорость подачи стола 20 - 120 мм/мнн, и проектора с увеличением 20*. Рва. 5.3.1. Схема резал двеаеи а ааружвей ааиаэвей режущей ареивайс 1-сии;г-ф ц З- в ц в 4- паэувраэоднвкаюп( материал; 5 - кэеюваэ мастика; 6 - подложка Глава 5.3. СБОРКА МИКРОСХЕМ 512 Оптимальными для ПРП-2 яюшются следующие режимы резки: скорость 20 м/с, подача 20 - 30 мм/мин. В качестве охлюкдающей жидкости примеюпот 3 - 5%-ный водный раствор кальции ярованной соды, мыльный раствор нли жидкость НИИАЛМАЗ, которая состоит из 0,6 % тринатрийфосфата, 0,3 % буры, 0,25 % кальцннировалной соды 0,1 % нитрида натрия, остальное - вода. Рекомендуемый расход охлаждающей жидкости 5 10 дмэ/мин.
Прнменюот также резку диском а абразивом, подаваемым в виде абразивной суспензнн в зону резания. Пластина разрушается под действием абразивных частиц, отбрасываемых диаком, и чжтнц, зажатых мюхху диском и обрабатываемым материалом. Контакт диска с пластиной отсутствует, специальнопз охлаждения дисков не требуется. На установке ОРД-ЗК для ориентированной резки полупроводниковых пластин на кристаллы (рис. 5.3.3) предусмотрена резка набором дисков кюс с алмазной режущей кромкой, так и с применением абразивной сусле изин.
Станок содержит два рабочих шпиндаи с оправками и инструментом, что позволяет осущесппять резку при прямом и обратном ходах. При настройке станка используется прозрачная стеклянная по1шожка с сеткой рисок, х рабочей стороне которой приклеивают полупроводниковую пластину. Такое приспособление позволяет уменьшить размер сколов по краям кристаллов до 10 - 20 мкм. Рва. 5.3.3. устзвеваа ОРд-ЗК Лав еуваатвуававаая резки властев иа вриставаае 1 — справка; 3- инструмент; 3- пластина; 4- атекланнав подложка; 5- атал Резка стальными полотнами и проволокой с применением абразива используется относительно редко и нсюпочлтельно двя разделения полупроводниковых пластин на криПрименяют стальные полотна толщиной 0,05 - 1 мм, шириной 5 - 10 мм и разделительные прокладки, собранные в пакет и закрепленные в кассете (рис.
5.3.4). Кассета совершает возвратно-поступательные движение со скоростью 400 - 600 дв. ходов/мин. Полотна прпыарнтвльио натянуты, а в процессе резки к ним прикладывается давление 7 103- 9103 Па, обеспечивающее шлифование свободным абразивом, а не резание. Достоинства метода — узкий рез, отсутствие сколов, трещин н царапин на пластине. Недостатки - относительно низкие точность и про изводительносп из-эа неравномерното натяжения и изнашивания полотен.
Проволока в отличие от полотна в процессе резки быстро изнашивается, поэтому Режущее устройспо снабжвется приемной и пер сдаю шей пер ематываюшими катушками (рис. 5.3.5). скорость резки проволокой из стали, вольфрама, нихрома и сплава МВ-50 выше, чем резки полотном, и составляет 80- 100 м/мин (800 дв. ходов/мнн).
Применяют проволоку диаметром 0,1 - 0,15 мм, при которой ширина реза составляет 0,12 - 0,2 мм (опытные образцы проволоки диаметром 0,05 мм позволяют получать ширину реза 0,08 мм). Резка проволокой имеет те же недостатки, что и резка полотнами, кроме тозе прн резке проволокой происходят ее обрывы, прнводяшне к сколам на рабочих кромках кристаллов, и также разламывание кристаллов и Скрайбирование пластин с последующим разлвмыванием на кристаллы заключается в нанесении на поверхность пластины резцом, лучом лазера и друтим методом рисок, "ослабляющих" материал (рис.
5.3.6). Рве. 5.3.4. Схваа резни ваауирааахавкавага иатериааа ваверен виютав". 1- каааата; 3- прокладка; 3- лалапи; 4- эатозовка; 5- позвонка РАЗДЕЛЕНИЕ ПОПУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН НА КРИСТАЛЛЫ 513 а) Рве. 5.3.6. Схема сарейбврееаава (а) в реммммвеева (б) леауврееедеваеемх властев: 1- пластина; 2- резец; 3- скрейбернеа риска !7 эае, гсэ Рве.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
