|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы деионизация; электрокоагуляция - деионизация; электрокоагуляция-ультрафильтрация - обратный осмос; ультрафильтрация - деионизация. Эти схемы включают также предварительную фильтра- цию, например, активированным углем для удаления хлора, opraL) нических загрязнений, помутнений, крупных и мелких твердых частиц. 10.6. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ВАКУУМНОЙ ГИГИЕНЫ Чистота воздушной среды в производственных помешениях предприятий, изготавливающих микросхемы, находится на таком высоком уровне, что источником загрязнений становится обслуживающий персонал. На каждом предприятии имеется специальная служба, которая осуществляет организацию и контроль выполнения действующих инструкций по соблюдению правил ЭВГ. Она ведет учет состояния ЭВГ в подразделениях предприятия, контроль за состоянием микроклимата на производственных участках, вырабатывает условия эксплуатации и содержания помещений, требования к рабочим местам, инструменту, технологической документации, а также требования, предъявляемые к работающим в производственных помещениях. В чистых комнатах для сохранения ламинарности и, следовательно, чистоты потока воздуха оборудование размещается так, чтобы расстояния между рабочими местами были не менее 1...1,2 м, а расстояния от стен до оборудования -- не менее 0,5...0,8 м. Для уменьшения влияния тепла, выделяемого оборудованием, на конвективный перенос частиц пыли оборудование встраивается в стенные панели так, чтобы в чистую комнату выходили только загрузочные устройства. Такая расстановка позволяет проводить профилактическую очистку оборудования извне чистой комнаты. В чистых комнатах кроме контроля запыленности воздушной атмосферы и микроклимата проводится также контроль условий труда. В воздухе чистых комнат имеются частицы размерами от сотых до нескольких десятых долей микрона, которые не улавливаются финишными фильтрами установок очистки и не контролируются при анализе запьГленности. Эти частицы могут оседать и накапливаться в помещении. Для их удаления необходима периодическая влажная уборка, иногда с добавлением 5% глицерина, чтобы пыль не срывалась с поверхностей. Вода для влажной уборки полов, стен, потолков должна быть чистой, лучше деионизованной с удельным сопротивлением не менее 0,5 мОм-см. Источниками загрязнений от работающего персонала являются главным образом кожа человека и одежда. Через кожу человека выделяются пары воды, солей, жира и других веществ. В результате постоянного обновления верхнего покрова кожи происходит отслаивание отживших частиц. В зависимости от вида деятельности число частиц различного размера, выделяемых человеком и его одеждой в минуту, может изменяться от 100 000 (человек сидит или стоит неподвижно), до 10 ООО ООО (ходьба со скоростью 9 км/ч). Поэтому работы в чистых комнатах ведутся в специальной рабочей одежде, изготовленной из материала с минимальным пылевыделением. Прежде чем попасть в чистое помещение, работники проходят промежуточные помещения, гердеробные, обувочные шлюзы. Соблюдение правил личной ЭВГ является необходимым условием повышения эффективности производства и качества микросхем. Глава 11. МЕТОДЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ И ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 11.1. ОПЕРАЦИИ РАЗДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИН НА КРИСТАЛЛЫ И ПОДЛОЖЕК НА ПЛАТЫ Условия поставки микросхем и микропроцессоров заказчику предусматривают поставку в виде неразделенных на кристаллы пластин со сформированными и отбракованными микросхемами. Конструктору-технологу радиоэлектронных средств в таких случаях необходимо организовать разделение пластин на кристаллы и подготовить их к проведению дальнейших сборочных операций. Процесс подготовки к сборке, кроме разделения пластин на отдельные кристаллы, включает их очистку, контроль, ориентированную подачу на позицию сборки. Аналогичные операции проводят при производстве гибридных микросхем, разделяя подложки на платы. Разделение пластин скрайбированием осуществляют в две стадии: вначале на поверхность пластины между готовыми микросхемами наносят в двух взаимно перпендикулярных направлениях неглубокие риски (англ. scribe), а затем по этим рискам разламывают ее на прямоугольные или квадратные кристаллы. При сквозном разделении пластину прорезают режущим инструментом насквозь. Для разрезания наиболее часто применяют алмазные диски и проволоку или полотна с абразивной суспензией, а также ультразвуковой инструмент. Алмазное скрайбирование. Эта операция состоит в создании на полупроводниковой пластине между готовыми структурами рисок или разделительных канавок механическим воздействием на нее алмазного резца (рис. 11.1), что приводит к образованию нeглyбoJ ких направленных трещин. При приложении дополнительных усилий в процессе разламывания трещины распространяются на всю тол-    Рис. 11.1. Скрайбирование алмазным резцом: а - нанесение рисок; б - пластииа с рисками; в - конструкция алмазной пирамиды; /- режущая грань резца; 2-дорожки для скрайбирования в слое защитного диэлектрика; 5-полупроводниковые микросхемы; 4- кремниевая пластина щину пластины, в результате чего происходит разделение ее на отдельные кристаллы. Основным достоинством скрайбирования наряду с высокими производительностью и культурой производства является малая ширина прорези, а следовательно, отсутствие потерь полупроводникового материала. Обычно ширина риски не превышает 10...20 мкм, а глубина 5... 10 мкм, скорость движения резца 50...75 мм/с, нагрузка на резце 1,2...1,4 Н. Качество скрайбирования и последующей ломки в значительной степени зависят от состояния рабочей части алмазного резца. Работа резцом с изношенным режущим ребром или вершиной приводит к сколам при скрайбировании и некачественной ломке. Обычно скрайбирование выполняют резцами, изготовленными из натурального алмаза, которые по сравнению с более дешевыми резцами из синтетических алмазов имеют большую стойкость. Получили распространение резцы, имеющие режущую часть в форме трехгранной или усеченной четырехгранной пирамиды (рис. 11.1, в), режущими элементами которых являются ее ребра. Средняя стойкость резца (одного режущего ребра) до переточки при скрайбировании кремния составляет 80 м пути. Износ резца возрастает при скрайбировании пластин с пленкой двуокиси кремния или другого диэлектрика. На таких пластинах необходимо предусматривать свободную от пленок Si02, SxsN, БСС, ФСС дорожку шириной 50...75 мкм (рис. 11.1, б). При лазерном скрайбировании (рис. 11.2) разделительные риски между готовыми структурами создают испарением узкой полосы полупроводникового материала с поверхности пластины во время ее перемещения относительно сфокусированного лазерного луча. Это приводит к образованию в пластине сравнительно глубоких; (до 50... 100 мкм) и узких (до 25...40 мкм) канавок. 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 результате чего происходит ее разделение на отдельные 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 толщины кристаллов. Наиболее простым способом является разламывание пластин на кристаллы валиком (рис. 11.3). Для этого пластину 3 помещают рабочей поверхностью (рисками) вниз на мягкую гибкую (из резины) опору и с небольшим давлением прокатывают ее последовательно   Рис. 11.3. Разламывание полупроводниковых пластин на кристаллы валиком /- валик; 2- защитная пленка; 3- кристалл  Рис. 11.2. Схема лазерного скрайбирования полупроводниковой пластины Рис. 11.4. Разламывание полупроводниковой пластины прокатыванием между валиками: /- пластина; 2- упругий валик; 3- защитная пленка; 4- стальной валик; 5- пленка-носитель в двух взаимно перпендикулярных направлениях стальным или резиновым валиком 1 0 10...30 мм. Гибкая опора деформируется пластина изгибается в месте нанесения рисок и ломается по ним Таким образом, разламывание 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 разламыванием в герметичны полиэтиленовый пакет и откачав из него воздух. Применяют различные установки, в которых валики движутся строго параллельно направлению рисок и имеют регулировку нагрузки. Более совершенен способ прокатывания пластины между двумя валиками (рис. 11.4), при котором обеспечивается нагрузка, пропорциональная длине скрайберной риски. Пластину /, 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 5 и защищают ее рабочую поверхность полиэтиленовой или лавсановой пленкой 5. 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 на сферической опоре (рис. 11.5) пластину 2, расположенну1р между двумя тонкими пластичными пленками, помещают рисками вниз на резиновую диафрагму 5, подводят сверху сферическую опору / и с помощью диафрагмы пневматическим и гидравлическим способами прижимают к ней пластину, которая разламывается на отдельные кристаллы. Достоинствами этого способа Рис. 11.5. Разламывание полупроводниковой пластины на сферической опоре: /- сфера; 2- пластина; 3- резиновая диафрагма  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 полупроводииковых пластин и подложек сопровождается удалением поверхностного 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 химической теорией идет в несколько этапов: диффузия реагента к поверхности, адсорбция реагента поверхностью, поверхностные химические реакции, десорбция продуктов реакции и диффузия их от поверхности. Травители, для которых самыми медленными, определяющими суммарный процесс травления этапами являются диффузионные, называются полирующими. Они нечувствительны к физическим и химическим неоднородностям поверхности, сглаживают шероховатости, выравнивая микрорельеф. Скорость травления в полирующих травителях существенно зависит от вязкости и перемешивания травителя и мало зависит от температуры. Травители, для которых самыми медленными стадиями являются Поверхностные химические реакции, называются селективными. Скорость травления в селективных травителях зависит от температуры, структуры и кристаллографической ориентации поверхности и не зависит от вязкости и перемешивания 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: Si+4HNO,3= Si02+4N02+2H20. Фтористоводородная (плавиковая) кислота, входящая в состав травителя, переводит окись кремния в тетрафторид кремния: Si02+4HF =SiF4+2H20. 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 тем- 0 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 |