Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Это приводит к образованию в пластине сравнительно глубоких (до 50...100 мкм) и узких (до 25...40 мкм) канавок. 298 рнс. ! !.3. Разламыванне полупроводпнховых пластин на кристаллы валиком ! — валик; 1 в защнтная пленка; 3 в «рнсталл Рнс. ! !.4. Разламыванне полупроводпнновой пластины прокатываннем между валиками: ! — ласт на, !†упругнй валик, 1 в защ тн я ленка, 4 в с ельней еалнк, б — пленка-носнтель Рнс.
4! 2 Схема лазерного снрайбнРаваннн полупроводниковой пластины Канавка, узкая и глубокая по форме, выполняет роль концентратора механических напряжений. При разламывании пластины возникающие напряжения приводят к образованию на дне канавки трещин, распространяющихся сквозь всю толщину пластины, в резу езультате чего происходит ее разделение на отдельйые кристаллы. Наряду с созданием глубокой разделительной канавки достоинством лазерного скрайбирования является его высокая производительность (100...200 мм/с], отсутствие на полупроводниковой пластине микротрещин и сколов. В качестве режущего инструмента используют импульсный оптический квантовый генератор с частотой следования импульсов 5...50 кГц и длительностью импульса 0,5 мс. Разламывание пластин на кристаллы после скрайбирования осуществляют механически, приложив к ней изгибающий момент.
Отсутствие дефектов кристаллов зависит от приложенного усилия, которое зависит от соотношения габаритных размеров и толшинь! кристаллов. Наиболее простым способом является разламывание пластин на кристаллы валиком (рис. 11.3). Для этого пластину 3 помещают рабочей поверхностьн! (рисками) вниз на мягкую гибкую (из резины) опору 4 и с небольшим давлением прокатывают ее последовательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях стальным илн резиновым валиком 1 О !0...30 мм.
Гибкая опора деформируется; пластина изгибается в месте нанесения рисок и ломается по ним Таким образом, рззламывание происходит в две стадии — вначале на полоски, а затем на отдельные прямоугольные или квадратные кристаллы, Валик должен двигаться параллельно направлению скрайбирования, иначе ломка будет происходить ие по рискам.
Брак может появиться также в том случае, если полоски или отдельные кристаллы смещаются относительно друг друга в процессе ломки. Поэтому перед ломкой пластины покрывают сверху тонкой эластичной полиэтиленовой пленкой 2, что позволяет сохранить ориентацию кристаллов в процессе ломки и избежать их произвольного разламывания и царапания друг о друга. Смещения кристаллов можно также избежать, поместив пластину перед разламыванисм в герметичны(1 полиэтиленовый пакет и откачав из него воздух.
Применяют различныс установки, в которых валики движутся строго параллельно направлению рисок и имеют регулировку нагрузки. Более совершенен способ прокзтывания пластины между двумя валиками (рис. 11.4), при котором обеспечивается нагрузка, пропорциональная длине скрайберной риски. Пластину 1, расположенную рисками вверх, прокатывают между двумя цилиндрическими валиками; верхним упругим (резиновым) 2 и нижним стальным 4. Для сохранения первоначальной ориентации кристаллов пластину закрепляют на термопластичной или адгезионной пленке-носителе б и защищают се рабочую поверхность полиэтиленовой или лавсановой пленкой 3.
Расстояние между валиками, определяемое толщиной пластин, устанавливают, перемещая один из них (обычно нижний). При прокатке более упругий валик в зависимости от толщины пластины деформируется и к ней прикладывается нагрузка, пропорциональная площади ее поперечного сечения или длине скрайберной риски. Пластина изгибается и разламывается по рискам, вначале на полоски, а после поворота на 90'- на кристаллы.
При разламывании нз сферической опоре (рис. 11.5) пластину 2, расположенну|Р между двумя тонкими пластичными пленками, помещают рисками вниз на резиновую диафрагму 1, подводят сверху сферическую опору 1 и с помощью диафрагмы пневматическим и гидравлическим способами прижимают к ней пластину, которая раз. ламывается на отдельные кристаллы. Достоинствами этого способа Рис. ! 1.5, Разламывание полупроводниковой пластины на сфе. рической опоре: | — сфера, Л.. пласт а; Л вЂ” рсааааа а лаафрмаа являются простота, высокая производительность (ломка занимает не более 1...1,5 мин) и одностадийность, а также достаточно высокое качество, так как кристаллы не смещаются относительно друг друга, 11.2.
ОПЕРАЦИИ УДАЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ С ПОВЕРХНОСТИ ПЛАСТИН И ПОДЛОЖЕК Химическое травление полупроводниковых пластин и подложек сопровождается удалением повсрхностного слоя с механически нарушенной кристаллической структурой, вместе с которым удаляются и имеющиеся на поверхности загрязнения. Травление является обязательной технологической операцией. Кислотное травление полупроводников в соответствии с хнмической теорией идет в несколько этапов: диффузия реагента к поверхности, адсорбция реагента поверхностью, поверхностные химические реакции, десорбция продуктов реакции и диффузия нх от поверхности. Тривители, для которых самыми медленными, определяющими суммарный процесс травления этапами являются диффузионные, называются полируюи(ими.
Они нечувствительны к физическим и химическим неоднородностям поверхности, сглаживают шероховатости, выравнивая микрорельеф. Скорость травления в полирующих травителях су|цественно зависит от вязкости и перемешивания травитсля и мало зависит от температуры. Травители, для которых самыми медленными стадиями являются поверхностные химические реакции, называются селективными.
Скорость травления в селективных травнтелях зависит от температуры, структуры и кристаллографической ориентации поверхности и не зависит от вязкости и перемен|ивания травителя. Селективные травители с большой разницей скоростей травления в различных кристаллографических направлениях принято называть анизотропными. Поверхностные химические реакции при полирующем травлении проходят в две стадии: окисление поверхностного слоя полупроводника и перевод окисла в растворимые соединения. При травлении кремния роль окислителя выполняет азотная кислота. 5!+4ННОаа В!Ор+4й)Ос+2Н,О Фтористоводородная (плавиковая) кислота, входящая в состав травителя, переводит окись кремния в тетрафторид кремния: 5!Ос+4НР = 5)Рх+2НсО. Для травления, дающего зеркальную поверхность пластин, используют смесь указанных кислот в соотношении 3:1, температура травления 30...40'С, время травления около 15 с.
При добавлении в этот состав 9 частей уксусной кислоты как замедлителя реакции время обработки возрастает до нескольких минут, а снижение темЗ01 Рнс. 1!.б. Аиизотропное травление с использованием масон на поаеркностяк плоскостей (100] и (1!О) кремния пературы до 25 'С делает процесс травления хорошо управ. ляемым и применимым для любой кристаллографической Айаг' ЭД7' 7Дггл' уо ОрИЕНтацИИ ПЛаСтИН. )Целочные травители содержат НаОН и КОН с концентрапией от 1 до 30% в зависимости от скорости травления. Температура травления выбирается в интервале 50...100 'С.
Травление применяется также для размерной обработки полупроводниковых пластин, например для доведения их толщины до заданного значения, для получения локальных углублений или сквозных отнерстий. Селектпвное травление полупроводников применяется для контролируемого получения углублений определенной формы (см. З 3.4; 7.2; 7.3; рис.
8.9) .!1одбирая определенную ориентацию поверхности, а также ориентацию окна в контактной маске, можно получать соответствующие им и вполне определенные формы углублений (рис. 1!.б). В случае травления кремния кислотными селективными травителями скорости травления основных кристаллографических областей различны: 0!ггпу)01!осу онггь Для щелочных травителей пноо)~пи!ну)о<гор Это обусловлено различной скоростью адсорбции ионов гидроксила и фтора на этих плоскостях.
Очистка поверхности пластин и подложек. Молекулы и атомы, расположенные на поверхности подложек и пластин, имеют высокую химическую активность, так как часть их связей ненасыщена. Поэтому получить идеально чистую без посторонних примесей поверхность практически невозможно и понятие «чистая поверхность» относительно. Технологически чистой считается поверхность, которая имеет концентрацию примесей, не препятствующую воспроизводимому получению заданйых значений и стабильности параметров микросхем. Даже в случае не очень высоких требований к чистоте поверхности концентрация примесей не должна превышать 1О з..
!О гусм . Пропессы очистки пластин и подложек предназначены для удаления загрязнений до уровня, соответствующего технологическ чистой поверхности. Источники загрязнений пластин и подложе пыль, находюцаяся в воздухе производственных помещений; пред меты, с которыми соприкасаются пластины н подложки (оборудова ние, инструмент, оснастка, тара для транспортировки и хранения) 302 технологические среды; органические и неорганические реагенты, вода и др. Загрязнение возможно практически на всех операциях изготовления микросхем. Поэтому на протяжении технологического производственного процесса очистка поверхности пластин и подложек осуществляется многократно (см., например, З 10.1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
