Скрайбирование

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, что приводит к образованию неглубоких направленных трещин. При приложении дополнительных усилий в процессе разламывания трещины распространяются на всю толщину пластины, в результате чего происходит разделение ее на отдельные кристаллы.

.

Рис. 17.1. Скрайбирование алмазным резцом:

а – нанесение рисок; б – пластина с рисками; в – конструкция алмазной пирамиды; 1 – режущая грань резца; 2 – дорожки для скрайбирования в слое за щитного диэлектрика; 3 – полупроводниковые микросхемы; 4 – кремниевая пластина

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, 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.

После скрайбирования происходит разламывание пластины.

Чаще всего полупроводниковые пластины ломают на ручном приспособлении (рис. 17.2). Для этого пластину 1 помешают на резиновую опору 2 и: под небольшим давлением вручную прокатывают по пластине в двух взаимноперпендикулярных направлениях резиновый или стальной валик 3.

Рис. 17.2. Ручное приспособление для ломки полупроводниковых пластин:

1 – пластина; 2 – гибкая опора; 3 – валик

Резка диском с наружной алмазной режущей кромкой

Рис. 17.3.

На рис.17.3 показана схема резки полупроводникового материала диском с наружной алмазной режущей кромкой. Диски 1 и прокладки 3 устанавливают в шпинделе станка и зажимают с двух сторон фланцами 2. В процессе резки диски вращаются со скоростью 5000 об/мин, охлаждаются жидкостью. Разрезаемый полупроводниковый материал 5 закрепляют мастикой 6 на подложке 7, расположенной на рабочем столе станка, и подают к диску.

Основным недостатком резки диском с наружной режущей кромкой является невысокая жесткость инструмента, зависящая от соотношения его размеров (толщины и внешнего диаметра). Диски в процессе резки под действием сил резания изгибаются и вибрируют в осевом направлении, что приводит к сколам, трещинам, рискам, а также увеличению ширины пропила.

Повысить жесткость диска можно, увеличив скорость его вращения. Возникающие при атом центробежные силы, направленные по радиусу диска, придают ему дополнительную жесткость. Однако при скорости свыше 12000 об/мин возрастает вибрация станка.

Другой путь – увеличение толщины диска, так как амплитуда колебаний обратно пропорциональна его толщине, но этот путь ведет к увеличению ширины реза и, как следствие, к увеличению расхода материала.