Види поділу пластини на кристали

Скрайбування є одним з методів розділення пластин на кристали, що полягає в тому, що на поверхню полупроводні-кової пластини різцем, лазерним променем або іншими способами наносять неглибоку ризику (англ. Scribe), навколо якої концентруються механічні-етичні напруги, що ослабляють матеріали. Основною перевагою ме-тода скрайбування поряд з високою продуктивністю і культу-рій виробництва є: мала ширина прорізу, а, отже, і відсутність втрат напівпровідникового, матеріалу, яких неможливо уникнути при використанні інших методів поділу пластини на кри-Сталл. Найбільш широко скрайбірованіе використовують в планарной техно-логії виготовлення ІС, коли на пластині вже сформовані полупровод-ників структури.

Поділ здійснюється в дві стадії: спочатку пластини скрайбіруют, для чого ризики наносять між готовими структурами по вільному полю в двох взаємно перпендикулярних напрямках, а потім розламуючись-ють за ризиками на прямокутні або квадратні кристали. Операція розламування проводиться на спеціальному технологічному обору-нання.

Якість скрайбування при механічному створенні ризики різцем і подальшої ломки в значній мірі залежить від стану рабо-чей частини алмазного різця. Робота різців із зношеним ріжучим дит-ром або вершиною призводить до відколів при скрайбуванні і неякісна-ної зламу. Зазвичай скрайбірованіе виконують різцями, виготовленими з натурального алмазу. які в порівнянні з більш дешевими різцями з синтетичних алмазів мають велику стійкість. Найбільшого поширення набули різці, що мають ріжучу частину в формі тригранної або усіченої чотиригранної піраміди, ріжучими елементами якої є ребра піраміди.

Середня стійкість різця (одного різального ребра) при скрайбуванні кремнію становить 25-40 пластин діаметром 100 мм (3500 різів). Після скрайбування 25 - 40пластін або при появ сколів на пластині різець необхідно проконтролювати під мікроскопом. Як поки-показують досвід, застосовувати різці з зносом різального ребра більше 10-15 мкм недоцільно, так як вони не забезпечують якісного скрайбування. Крім того, при надмірному зносі вершин ріжучого ребра їх відновлення при переточуванні різця утруднено, до швидкого зносу різця призводить скрайбірованіе пластин з покриттям з оксиду кремнію або іонного діелектрика. На таких пластинах необхідно передбачати спеціальну (без покриття) доріжку напівпровідникового матеріалу ширина-ної 50 - 75 мкм.

Широке застосування націю також лазерне скрайбірованіе полупро-Водніково пластин, при якому надріз (ризику) утворюється не механічного-ським, а електрофізичних способом - шляхом випаровування вузької смуги напівпровідникового матеріалу з поверхні пластини за допомогою сфо-кусірованного лазерного пучка, що має велику потужність випромінювання.

Скрайбування променем лазера має велику перевагу перед скрайбуванні алмазним різцем: на робочій поверхні пластини не відбувається утворення мікротріщин і сколів внаслідок відсутності механічного контакту "ріжучого інструменту" (лазерного променя) з напівпровідниковим матеріалом; швидкість скрайбування може бути збільшена в декілька разів (до 100 - 200 мм / с) завдяки тому, що промінь ла-Зера завжди контактує з поверхнею пластини; можливо скрайбіро-вання пластин з будь-яким, в тому числі з діелектричним покриттям; мож-ли не тільки скрайбірованіе на різну глибину, але і наскрізне поділ пластини (без подальшого розламування їх на кристали).

Розміри ризики - ширина і глибина, зона термічного впливу лазерного променя, а також швидкість скрайбування і рівномірність видалення ма-териала по всій довжині ризики визначається швидкістю переміщення пла-стин щодо лазерного променя, потужністю, частотою і тривалістю імпульсів лазерного випромінювання, а також розміром сфокусованого п'ят-на.

Сучасні установки лазерного скрайбування дозволяють по-променя ризики шириною близько 30 мкм і глибиною не менше 50 мкм при швидкості скрайбування понад 50 - 100 мм / с. Зона термічного впливів-ствия лазерного випромінювання становить при цьому не більше 50 - 75 мкм, вклю-чаю ширину ризики. Скрайбування на велику глибину, в тому числі наскрізне поділ (на глибину до 200 мкм), виконують з меншою ско-ростью (5-10 мм / с).

До недоліків лазерного скрайбування слід віднести велику складність і вартість обладнання, а також необхідність спеціальних заходів захисту робочої поверхні від продуктів лазерної обробки, обра-зующей в процесі випаровування матеріалу під впливом лазерного випромінювання.

^ Поділ розламуванням. Розламування виконується будь-яким способом. Руч-ве розламування зазвичай дозволяє отримувати більший вихід, ніж машин-ве. Так як при використанні Багаторізцеві головки проводиться одночасне скрайбірованіе всієї пластини, ручне розламування по-зволяет, якщо це знадобиться, виробляти розламування в будь-який по-послідовності. Звичайне розламування проводиться таким чином, щоб на поділ однієї пластини доводилося найменше число раз-ламиваній. Однак при ручному розламуванні оператор може "почувст-вовать", коли необхідно додаткове зусилля, і потім в відпо-вії з цим може змінити послідовність. Наприклад, якщо оказива-ється, що для розламування по одній з довгих ліній необхідно через надлишкового тиск, оператор може швидко змінити послідовність і зробити спочатку розламування по біліше короткою, лінії. Тому по-сле того, як пластина розколота на малі частини, "важка" лінія буде розділена на частини малої довжини, завдяки чому розламування корот-ких частин стане простішим. Іншою перевагою ручного розламування є можливість Спостереження оператором кожної лінії в процесі розламування, що дозволяє виявити завчасно лінії неякісного різу.

Лінія різу конічним алмазним різцем повинна, бути дуже слабкою, без слідів освіти візерунка з тріщин. Надмірне навантаження на різець проявляється у вигляді великої кількості отщепленим шматочків пла-Стін. Утворені при цьому тріщини ц відколи утворюють картину, по-хожую на випадання інею; Залежно від навантаження така картина може виникнути в процесі скрайбування або відразу після нього, а іноді й кількох годин по тому. В результаті при розламуванні лінія відколу Може почати поширюватися уздовж лінії скрайбування, але потім може змінити напрямок і поширитися уздовж будь-якої з тріщин. Тому необхідно, щоб між скрайбйрованіем і разлами-ням проходило мінімальний час.

Найбільш поширеними є методи розламування проскрайбірованних пластин сферою, напівциліндра і валиком.

Розламування пластин циліндричних і сферичних (Малюнок 8.1.3) опо-рах дозволяє отримувати кристали зі співвідношенням сторін від 1: 1 до 1: 1,5. Радіус кривизни сфери або напівциліндра для різних розмірів кри-Сталл повинен бути різним.

Більш універсальним є метод розламування валиком (Малюнок 8.1.4). Пластину поміщають проскрайбірованной поверхнею на пружну опору і прокочують послідовно в двох взаємно перпендикулярних напрямках твердим валиком діаметром 10 - 30 мм. Зусилля навантаження підбирається в залежності від жорсткості опори. Менший діаметр валика і більш жорсткі опори використовуються при менших відносинах довжини кристала до товщини пластини (1 / Н).

^ Малюнок 8.1.3 Схема пневмогидравлической ломки полупровод-ників пластин М сферичних (циліндричних) опорах: