58 Электроннолучевая обработка

Электронно-лучевая обработка основана на использовании энергии потока направленных электронов для формирования поверхностей деталей путем нагрева, плавления и испарения материала в зоне обработки. Для обработки материалов электронным лучом используются специальные установки, в которых формируются мощные направленные пучки электронов. Принципиальная схема такой установки приведена на рис. 24.17. Основными ее элементами являются катодный узел и системы фокусировки и перемещения луча (детали). Электронная пушка состоит из подогревного катода 1, фокусирующего электрода 14 и ускоряющего анода 2. Пучок электронов 3, испускаемых поверхностью нагретого катода 1, собирается в узкий луч фокусирующим электродом 14 и ускоряется разностью потенциалов между анодом 2 и катодом 1. Для сужения электронного пучка до необходимых размеров используются электростатические и электромагнитные линзы 4 и диафрагма 5. Пройдя через них, луч попадает на обрабатываемую деталь 10, укрепленную на рабочем столе 11. Обработка выполняется в камере 12, в которой создается глубокий вакуум (133·10-6 Па). Наблюдение за процессом обработки проводится с помощью оптической системы 8, окуляра 13, полупрозрачного зеркала 7 и подсветки 6.Технологические характеристики электронно-лучевой обработки (производительность, точность, шероховатость поверхности и т. п.) во многом определяются возможностями оборудования, энергетическими параметрами электронного пучка, свойствами обрабатываемого материала.

При воздействии электронного луча на материал электроны проникают на

некоторую глубину δ. Ее величина зависит от ускоряющего напряжения U и плотности материала ρ:

При проникновении электронов в материал их энергия передается электронам и ядрам атомов. Большая часть кинетической энергии электронов переходит в тепловую энергию, оставшаяся часть превращается в электромагнитное излучение фотонов, рентгеновское, излучение и эмиссию вторичных электронов.

Электронно-лучевая обработка применяется при размерной микрообработке и сварке, монтаже микросхем на печатные платы, при внутрисхемном и внутримодульном монтаже.

Достоинствами электронно-лучевой сварки являются: высокая чистота сварного шва, возможность получать сварные швы шириной 1 мм и менее, локальность температурного воздействия, глубокий провар, возможность сварки диэлектрических материалов.

К недостаткам электронно-лучевой обработки следует отнести сложность технологических установок, высокую их стоимость и необходимость проведения работ в условиях глубокого вакуума

59 Виды подложек и их характеристики

Подложкой принято называть изоляционный или полупроводниковый материал виде пластины, шайбы, бруска или диска, который служит общим основанием для расположения активных и пассивных элементов интегральной микросхемы.

Поверхность подложек, на которую наносят пассивные и активные элементы, подвергают специальной механической (шлифовка и полировка) и химической (травление и промывка) обработке.

Главной задачи механической обработки в производстве полупроводниковых приборов является получение заготовок необходимых размеров, формы и профиля с требуемым качеством поверхности. Эта задача решается путем разрезания слитков на пластины, шлифование и полирование пластин, профилирование их поверхности различными механическими, механохимическими и физическими методами.

К качеству поверхности пластин и кристаллов в полупроводниковой технике предъявляют жесткие требования, к которым относятся следующие:

- Толщина пластин не должна отличаться от номинала более чем на ±10 мкм

- Точность ориентации кристаллической плоскости пластины должна находится в пределах ±0,5є, так как от этого зависит воспроизводимость процессов окисления, диффузии, имплантации примесей и т.д. Наиболее часто используют кристаллы, вырезанные по плоскостям (111) в биполярной и (100) в МДП-технологии.

- Плоскопараллельность пластин регламентируется отклонением от плоскости не более ±5 мкм по всему диаметру пластины.

- Сведение к минимуму или полное отсутствие механически наружного слоя. Это требование связано с малой глубиной залегания диффузионных или имплантированных p-n переходов.

- Шероховатость рабочей стороны не должна превышать 0,05 мкм (Rz<0,05 мкм), шероховатость не рабочей стороны Ra≤0,5 мкм (шлифовано-травленной) и Ra<0,08 мкм (полированной).

Рабочая сторона пластин должна быть полированной высокой степени структурного совершенства, без остаточного нарушенного слоя. Механические нарушения (риски, царапины, выколы, микротрещины) приводят к изменению характеристик ИМС и их деградации. Нерабочая сторона может быть шлифовано-травленной или полированной. На поверхности пластины должны отсутствовать загрязнения, пятна, остатки наклеечных веществ.

Для визуального определения ориентации, типа электропроводности и удельного сопротивления кремниевых пластин на них имеется базовый и дополнительный срезы.