5. Маршруты изготовления пластин и подложек

5.1 Маршрут изготовления пластин кремния.

Перечислим операции маршрутного технологического процесса и отметим назначение некоторых из них.

Травление слитка проводится для очистки поверхности и выявления дефектов. Калибровка выполняется для придания слитку строго цилиндрической формы с диаметром, равным диаметру стандартных пластин, на которые рассчитано применяемое в производстве оборудование.

Травление слитка необходимо для удаления слоя с нарушенной в процессе калибровки структурой кристалла.

Ориентация торца слитка - определение разориентации (угла отклонения) плоскости торца слитка от главной кристаллографической плоскости. Это необходимо, чтобы перед резкой на пластины слиток закрепить в станке относительно режущего инструмента с учетом этой разориентации. Тогда поверхности всех отрезаемых пластин будут одинаково ориентированы, т. е. исключится или сведется к минимуму разброс параметров микросхем, связанный с анизотропией свойств полупроводника.

Ориентация направления базового среза. Получение базового среза необходимо для одинаковой ориентации пластин в технологических установках.

Получение дополнительных срезов необходимо для выполнения сортировки пластин в случае, если их случайно перемешают.

Наклеивание слитка для закрепления в станке резки.

Резка слитка на пластины.

Очистка пластин для удаления загрязнений на предыдущих операциях.

Шлифование пластин для уменьшения разброса значений толщин, улучшения плоскостности и параллельности сторон пластин, уменьшения шероховатости их поверхности.

Очистка пластин от загрязнений.

Снятие фаски с периферийной части поверхности пластин уменьшает вероятность образования сколов, трещин, а в дальнейших высокотемпературных процессах формирования структур, появления дислокаций и механических напряжений, которые приводят к увеличению плотности дефектов, снижению процента выхода годных, а иногда и к разрушению пластин.

Травление пластин для удаления механически нарушенного поверхностного слоя и очистка пластин.

Полирование пластин - операция доводки после шлифования и снятия фаски, выполняется для улучшения точности и качества обработки поверхности, для получения зеркально-гладкой поверхности с классом шероховатости 14 и выше. Слово полирование происходит от латинского polio - делаю гладким.

Очистка поверхности пластин, сушка.

Контроль пластин на соответствие геометрических, электрофизических параметров и качества поверхности установленным нормам.

Упаковка пластин в тару для хранения, транспортировки в цех изготовления структур микросхем.

Весь маршрут технологии изготовления пластин кремния можно условно разделить на три этапа: подготовка слитков к механической обработке и резка на пластины, предварительная обработка пластин (шлифование), окончательная обработка пластин (полирование). Каждый из этих этапов заканчивается контролем пластин.

5.2 Маршрут изготовления подложек из стекла, ситалла, керамики.

Напомним, что стекла являются аморфными веществами. Ситаллы - стеклокристаллические материалы с высокой, в отличие от стекол, механической прочностью и теплопроводностью, химические стойкие к щелочам и кислотам. В составе керамики присутствуют кристаллическая, стекловидная и газовая фазы (газы в закрытых порах). Все эти материалы соответственно их структуре не нуждаются в кристаллографической ориентации. Кроме того, число механических обработок в технологических маршрутах изготовления подложек меньше, чем при изготовлении полупроводниковых или сапфировых пластин, так как исходным материалом являются не слитки, а листовые заготовки. Процесс изготовления подложек упрощается еще и тем, то для них нет необходимости получать фаску на торцах.

Рассмотрим основные операции технологического процесса и их назначение.

Одностороннее шлифование без приклеивания выполняется для удаления основного припуска ситалловых заготовок и получения на данном этапе образцов заданных толщины и плоскостности.

Склеивание заготовок в пакет для групповой обработки на следующей операции.

Шлифование торцов заготовок выполняется для получения подложек заданных габаритных размеров с прямоугольным профилем периферии.

Расклеивание пакета.

Контроль габаритных размеров подложек.

Наклеивание подложек нерабочей стороной на диски-спутники для последующих операций шлифования и полирования.

Шлифование выполняется для улучшения класса шероховатости поверхности и геометрии подложек.

Полирование выполняется для доведения рабочей поверхности подложек до заданного класса шероховатости.

Отклеивание подложек.

Очистка поверхности подложек для удаления загрязнений в процессах механических обработок.

Контроль готовых подложек на соответствие геометрических (длина, ширина, толщина подложек, неперпендикулярность торцов), электрофизических параметров и качества поверхности (шероховатость рабочей и обратной сторон, соответствие образцам внешнего вида по наличию трещин, сколов, царапин, раковин, пятен, пор, качество очистки от следов абразивной суспензии, клеящего состава, влаги и других загрязнений) установленным нормам.

Упаковка подложек в папиросную или конденсаторную бумагу поштучно и затем пачками. Пачки подложек ставят на ребро в коробку, выложенную ватой или эластичным материалом.