Separarea plachetelor semiconductoare în cristale este o etapă a procesului tehnologic în industria electronică . Separarea plachetelor semiconductoare în cristale individuale se realizează în unul dintre două moduri principale:
Scribarea constă în aplicarea zgârieturilor pe suprafața plăcii în două direcții reciproc perpendiculare cu un tăietor diamantat , disc, sârmă sau fascicul laser . Sub riscuri se formează zone tensionate, de-a lungul cărora placa se rupe după ce i se aplică acțiunea mecanică.
În cazul tăierii unei plăci cu un tăietor în producția internă, s-au folosit freze cu vârf de diamant, cu o parte de lucru sub formă de: o piramidă triedrică - pentru tăierea plăcilor cu grosimea de la 100 la 250 microni din germaniu ; piramidă tetraedrică cu vârf ascuțit - pentru tăierea plachetelor de siliciu cu o grosime de 250 până la 500 microni ; Piramida trunchiată tetraedrică - pentru tăierea plăcilor uneia dintre cele patru fețe ascuțite. La tăierea plachetelor de siliciu și germaniu cu o grosime de 125 μm în cristale, etapa minimă de tăiere a fost de 0,4 și, respectiv, 0,5 mm pentru siliciu și germaniu, sarcina dispozitivului de tăiere pe plachetă a fost de 0,5 Newton și, respectiv, 0,1 Newton, la viteza semnelor de tragere 0,025 m/min, respectiv 0,03 m/min. Adâncimea crestăturilor după o cursă de tăiere cu diamant este de 7 µm; pentru a asigura o calitate satisfăcătoare a ruperii după tăiere, adâncimea de tăiere trebuie să fie de cel puțin 2/3 din grosimea originală a plăcii. La scriere, raportul dintre lățimea cristalelor și grosimea plăcii tăiate joacă un rol important. Raportul dintre lățimea (lungimea) cristalului și grosimea plăcii este de 6:1, minimul este de 4:1. Dacă grosimea plăcii devine proporțională cu lățimea (lungimea) cristalului tăiat, atunci ruperea plăcii după marcare are loc într-o direcție arbitrară.
Energia radiației laser este , de asemenea, utilizată pentru marcare - riscurile de marcare sunt create de evaporarea unui material semiconductor de pe suprafața plachetei atunci când acesta se mișcă în raport cu un fascicul laser focalizat cu o putere mare de radiație. În timpul evaporării materialului semiconductor, care are loc la temperatură ridicată, apar tensiuni termice în secțiunea plachetei slăbită de canelură, iar canelura în sine, fiind îngustă (până la 25–40 µm) și adâncă (până la 50–100 µm) în formă, acționează ca un concentrator mecanic de stres. Odată cu crearea unei caneluri de separare profunde, din cauza absenței acțiunii mecanice pe suprafața de lucru a plăcii, nu se formează microfisuri și așchii, ceea ce face posibilă creșterea vitezei de scriere la 200 mm/s și mai mult. Protecția și curățarea plachetei de condens de material semiconductor este asigurată de:
De asemenea, este posibil să se înregistreze cu laser fără a îndepărta materialul de pe suprafața plăcii, așa-numita. „hidden scripting”, iar în prezent această metodă a înlocuit-o practic pe cea de evaporare [2] . Pentru aceasta, se folosește un laser IR neodim-itriu granat (Nd:YAG) , pentru a cărui lungime de undă siliciul (cel mai popular semiconductor) este translucid, iar absorbția este destul de mare [3] . Impulsurile scurte, de mare putere sunt concentrate adânc în placă, astfel încât materialul său se topește și se recristalizează rapid în punctul de focalizare, creând o zonă de stres. Mai multe treceri laser cu adâncimi de focalizare diferite creează o cale de zone tensionate în grosimea plachetei semiconductoare, de-a lungul căreia se rupe apoi cu ușurință.
Placa scrisă este ruptă:
Astfel, ruperea are loc în două etape: mai întâi în benzi și apoi în cristale separate. Pentru ca benzile sau cristalele să nu se miște unele față de altele în timpul procesului de rupere (acest lucru poate duce la ruperea și zgârierea arbitrară a cristalelor unul împotriva celuilalt), înainte de rupere placa este acoperită cu o peliculă elastică (polietilenă, lavsan) pe de sus, care vă permite să mențineți orientarea benzilor și a cristalelor în timpul procesului de rupere. Pentru a păstra orientarea cristalelor pentru operațiunile ulterioare (acest lucru este deosebit de important pentru asamblarea automată), uneori placa este fixată pe un substrat special, un satelit, înainte de a fi împărțită în cristale. Cristale între operațiunile pe fix satelit:
Datorită faptului că este dificil să selectați manual forța de strângere corectă, tehnologia și automatizarea sunt utilizate pe scară largă în procesul modern de fabricare a semiconductorilor. Și, deși echipamentele moderne fac posibilă menținerea unui pas de scriere cu o precizie de ±10 μm, dimensiunile cristalelor finite după spargere au o răspândire semnificativă datorită influenței orientării cristalografice a plăcilor. În pregătirea pentru asamblare, înainte de verificarea cristalului, suprafața acestuia este curățată de diferiți contaminanți. În termeni tehnologici, este mai convenabil să efectuați această curățare imediat după scriere și înainte de spargerea în cristale - prelucrarea deșeurilor sub formă de firimituri poate provoca căsătoria.
| Opțiuni | Metoda de separare | ||
|---|---|---|---|
| scrierea cu un tăietor de diamant | scriere cu fascicul laser | tăierea discurilor | |
| Material prelucrat | exista restrictii | orice | |
| Viteza maximă posibilă de prelucrare a siliciului, mm/s | 60 | 500 | 300 |
| Viteza maximă care asigură o calitate normală a separării, mm/s | 25-60 | 200 | până la 150 |
| Adâncimea de tăiere, µm | 1-5 | 50-170 | 10-500 |
| Lățimea de tăiere, µm | 1-5 | 20-35 | 30-50 |
| Tratarea napolitanelor cu oxid | Nu se recomandă | usor de facut | posibil |
| Calitatea fețelor de cristal | satisfăcător | destul de bine | |
| Direcția de mișcare a sculei | unilateral | bilateral | eventual bilateral |
| Cerințe pentru acuratețea orientării cristalografice | greu | moderat | — |
| Contaminarea suprafeței plăcii cu deșeuri (fărâmituri, fumuri) | minor | foarte semnificative | moderat |
| Randamentul maxim al circuitelor adecvate după separare, % | 98 | 99,5 | |