• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Хіміко – механічне полірування

Підготовка зливків до різання на пластини.

Після вирощування зливків відрізають затравлювальну і хвостову частини, а також видаляють частини зливка з електрофізичними параметрами, що не відповідають установленим нормам з неприпустимими дефектами.

Травлення зливка здійснюється для очищення поверхні і виявлення дефектів.

Калібрування, або кругле шліфування, виконується, щоб вирівняти бічну поверхню і надати зливку строго циліндричної форми з діаметром, що дорівнює діаметру стандартних пластин, на які розраховане виробниче обладнання.Попередньо на торці клейкою мастикою наклеюються центри.Калібрування виконується шліфуванням по твірній поверхні зливка (кругле шліфування) шліфування кругом. Перед калібруванням до торців зливка, використовуючи пристрій для центрування, приклеюють центри так, щоб їхні осі збігалися з геометричною віссю зливка. За допомогою цих центрів зливок закріплюють у круглошліфувальному верстаті.

Режими калібрування: частота обертання шліфувального круга 2500±500 хв^-1;

Частота обертання монокристала 350±50 хв^-1; швидкість поздовжньої подачі шліфувального круга 2-4м/хв, а поперечної 5*10^-3 – 2*10^-2 мм за один подвійний хід.

Після калібрування на поверхні монокристала утворюється поршений шар глибиною

50-250 мкм залежно від швидкості поздовжньої подачі. Наявність його на перифирії підкладок може викликати появу сколів, а під час подальшої високотемпрературної обробки призвести до генерації структурних дефектів, що поширюються у центральній області підкладки. Для зняття порушеного шару монокристали, що пройшли операцію калібрування, піддаються операції хімічного травлення.

Травлення зливка необхідне для видалення шару з порушеною під час калібрування структурою кристала.

Орієнтація торця зливка – визначення розороєнтації (кута відхилення) площини торця зливка від головної кристалографічної площини. Для забезпечення необхідних умов напівпровідниковий кристал повинен бути строго зорієнтованим відносно кристалографічних площин вихідного монокристала,допустима похибка становить бриблизно 1°. Орієнтація досягається за рахунок формування зливку базового зрізу,який виконується паралельно до однієї з кристалографічних площин (перважно [110]),і напрямленого розрізання зливка на пластини (зазвичай на площині [111]).Перед цими операціями зливок орієнтується відносно кристалографічних площин.Це необхідно,щоб перед різанням на пластини закріпити зливок у верстаті відносно різального інструмента з урахуванням цієї розорієнтації.Тоді поверхні всіх відрізаних пластин будуть однаково орієнтовані, тобто унеможливлюється або зводиться до мінімуму розкид параметрів макросхем,зв’язаний з анізотропією властивостей напівпровідника.

Орієнтація напрямку базового зрізу. Одержання базового зріз необхідне для однакової орієнтації пластин у технологічних установках.

Одержання додаткових зрізів необхідне для сортуванняпластин у разі, коли їх випадково перемішають.

Наклеювання зливка для закріплення у верстаті для різання.У всіх видах різання зливка закріплюють, наклеюючи на спеціальний тримач.Використання механічних затискачів недоцільне,оскільки висока крихкість кремнію і германію не даєможливості прикласти значн зусилля на затискачах.

Матеріали, що використовуються для наклеювання зливка,повинні мати достатньо механічну міцність,яка дає змогу протистояти силам різання під час обробки,володіти стійкістю до температурних впливів, легко змиватись, не вступати в хімічну взаємодію і не забруднювати поверхню напівпровідника.

Розрізання зливка на пластини. Розрізання зливка на пластини здійснюється найчастіше алмазним диском з внутрішнім ріжучим ребром.

Очещення пластин для усунення забруднень,які виникли під час попередніх операцій.

Шліфування пласти для зменшення розкиду значень товщини,покращення площинності і парадедбності сторін пластин,зменшення жорстксті їхньої поверхні.Пластину спочатку шліфують,потім для запобігання сколювання під час транспортування і обробки пластин з їхніх ребер знімається фаска. Операція здійснюєтьсяч хімачним або механічни способами обробки профільним алмазним кругом.

Очищення пластин від забруднень.

Зняття фаски з периферійної частини поверхні пластин зменшує ймовірність утворення сколів,тріщин,а під час подальших високотемпературних процесів формування структур – виникнення дислокації та механічних напружень,що призводят до збільшення густини дефектів, зниження процента виходу придатних,а іноді й до руйнування пластин.

Травлення пластин для видалення механічного порушення поверхневого шару і очищення плстин.Після зняття фаски здебільшого повторяють дво- або однобічне видалення механічне полірування.Між операціями механічної обробки пластин для видалення абразиву, клейкої мастики, розгладжування та усунення дефектного шару здійснюють операціх відмивання,хімічного очищення і травлення.

Полірування пластин – операція доведення після шліфування і зняття фаски, виконується для підвищення точності та якості обробки поверхні, для одержання дзеркальної-гладкої поверхні. Слово ``полірування`` походить від латинського ``polio`` - роблю гладеньким.

Завершальне доведення робочої поверхні пластини здійснюють фінішним та суперфініш ним хіміко-механічним поліруванням.

Завершальними операціями механічної обробки пластини є відклеювання від блоків, відмивання та контроль параметрів.

Очищення поверхні пластини, сушіння.

Контроль пластини на відповідність геометричних, електрофізичних параметрів і якості поверхні встановлених нормам.

Після калібрування центри відклеюють, торці зливка відшліфовують так, так щоб вони були строго перпендикулярні до геометричної осі зливка, а для усунення механічного порушення шару і забруднень зливок травлять.

Контроль кристалографічної орієнтації торця зливка і базового зрізу виконується рентгенівським або оптичним методами. Рентгенівський метод ґрунтується на використанні залежності інтенсивності розсіяння рентгенівських променів площинами кристала від густини їхнього пакування атомами і на тому що характеристичне рентгенівське випромінювання відбивається від відповідних кристалографічних площин під строго визначеними для кожного напівпровідника кутами. Оптичний метод менш точний, однак має переваги з погляду безпеки.

Він полягає в тому,що ямки селективного травлення, одержані на поверхнях пластин з різною кристалографічною орієнтацією, відрізняються за формою і відбите від них світло на екрані установки утворює різні світлові фігур.

Точність рентгенівського методу орієнтації ±(2-6) ’, оптичного ±(15-30) ’.

Фізика поверхні НП

Для отримання атомарно-чистої поверхні використовують іонне бомбардування з відпалом, високотемпературний нагрів та іонне травлення. Поверхня пластини бомбардується іонами інертних газів (аргону), який впускають у камеру . Енергія іонів становить 200-400еВ, густина струму декілька мікроампер на квадратний см.

На атомарно-чистій поверхні в умовах надвисокого вакууму вдається спостерігати власні стани, на відміну від невласних,які існують у звичайних виробничих умовах.

Власні – це поверхневі стани, зумовлені обривом кристалічної гратки.

Невласні – це поверхневі стани, зумовлені наявністю на поверхні домішок і структурних дефектів. Джерелами невласних станів можуть бути хімічно і фізично адсорбовані атоми, оксиди, залишки електролітів після травлення та осаджені метали. У звичайих умовах на реальній поверхні обов’язково існують забруднення і структурні порушення.

Реальна поверхня характеризується трьома видами поверхневих станів:

- власні стани, зумовлені розривом гратки ідеального кристала;

- стани, викликані порушенням структури кристалічної гратки;

- стани, зумовлені наявністю адсорбованих домішок та оксидного шару. Залежно від типу зв’язку речовини-забруднююча з поверхнею розрізняють фізичну і хімічну адсорбцію.

Фізична адсорбція є результатом міжмолекулярної (сили Ван-дер-Ваальса) і електростатичної кулонівської взаємодії. Адсорбовані частинки, здійснюючи тепловий рух, можуть долати сили зв’язку і відриватися (десорбція) від поверхні, тобто фізична адсорбція – процес оборотний. Фізично адсорбовані забруднення розміщені на поверхні кількома шарами порівняно легко усуваються чистим розчинником, відпалом випаровуванням у вакуумі.

Хімічна адсорбція є необоротним процесом, оскільки між забрудненням і поверхнею утаїворюються міцні хімічні зв’язки. Забруднення розміщуються одним шаром та видалити їх складніше.

Найдосконаліші поверхні можна отримати, застосовуючи метод хіміко - механічного полірування. Суть методу полягає в механічному видаленні продуктів хімічної взаємодії матеріалу підкладки з полірувальними складами. Зазвичай полірування здійснюють суспензіями на основі двоокису кремнію, двоокису цирконію, алмазними пастами, а також розчинами, що містять двовалентні іони міді. Полірувальна суміш (водний розчин азотно-кислої міді і фтористого амонію) подається на полірувальне полотно. На поверхню кремнію осаджується шар міді, одночасно кремній розчиняється з утворенням силікатів. Шар міді рівномірної товщини видаляється механічно з поверхні підкладок за допомогою полірувального полотна. Якість полірування злежить від складу розчину, pH розчину, температури полірування.

Також використовують абразивні суспензії і неабразивні суміші. Хімічно активним середовищем для виготовлення суспензій є лужні та кислотні розчини з окиснювачами.

Хімічне полірування - це поверхневе хімічне травлення, в результаті якого згладжуються нерівності підкладки, тобто зменшується шорсткість. Під час хімічного полірування з поверхні пластини усувається шар, який залишається піфсдя механічної обробки, відбувається очищення від сторонніх включень, забруднень і різних плівок. Хімічне полірування здійснюється в умовах ламінарного потоку травника щодо поверхні пластини

15. Методи хімічного травленняґрунтуються на процесах хімічних реакцій, які супроводжують розчинення матеріалів. Методи хімічного травлення можна класифікувати так:

- ізотропне – розчиненя матеріалу з однаковою швидкістю у всіх напрямках монокристала; застосовують для усунення порушеного поверхневого шару і полірування поверхні.

-анізотропне - розчинення матеріалу з різною швидкістю травлення у різних напрямках монокристала; використовують для металографічного та оптичного дослідження структурних, поверхневих і об’ємних дефектів;

-селективне - розчинення матеріалу з різною швидкістю на різних ділянках поверхні з однією і тією самою кристалографічною орієнтацією підкладки (або з різними швидкостями травлення шарів різного хімічного складу в селективних травниках); виявляються дефекти і недосконалості кристалічної структури підкладок (дислокація, дефекти пакування, межі зерен тощо);

-декоруюче та забарвлююче хімічне травлення – різновид селективного травлення – використовують для дослідження щільності та розподілу дислокацій, їхньої природи і механізму утворення, для виявлення p-n переходів, різних фазових включень;

-локальне – видалення матеріалу лише зі строго обмежених ділянок підкладки: забезпечує одержання кристалів певної конфігурації, заданого рельєфу на поверхні підкладок; дає змогу створювати необхідний рисунок схеми (здійснювати мезатравлення, створювати задану конфігурацію в плівкових покриттях). Для локального хімічного травлення використовують ізотропні й анізотропні травники;

-пошарове- рівномірно послідовне знаття тонких поверхневих шарів напівпровідника після іонної імплантації, дифузії легуючої домішки; використовують для вивчення поверхневих та об’ємних дефектів кристалічної структури підкладок та епітаксій них шарів. Використовуються полірувальні травники з малою швидкістю травлення (менше за 0,1 мкм/хв).

16. Методи очищення поверхні підкладок. Найпростішим способом очищення пластин рідинами є метод занурення. Однак його можна використовувати тільки на перших стадіях очищення і переважно в малосерійному виробництві, коли вимоги до якості поверхні та геометрії невисокі.

Очищення зануренням виконують у спеціальних герметичних установках з двома-чотирма з’єднаними в єдиний блок вапнами з рівнем рідини, що підвищується від ванни до ванни. Напівпровідникові касети (або підкладки) в хімічно інертних, наприклад, фторопластових касетах занурюють у ванну з найменшим рівнем і в міру очищення послідовно переносять у ванни з більшим рівнем розчинника. У ванну з найбільшим рівнем з перегінного куба надходить чистий розчинник, а з неї надлишок розчинника стікає у ванну з меншим рівнем і т.д. З ванни з найменшим рівнем забруднений розчинник зливається у відстійник, з якого надходить для очищення дистиляцією в перегінний куб. Багаторазове промивання в кількох ваннах, а отже, у свіжих порціях розчинника, зменшує ймовірність зворотного попадання забруднень на оброблювану поверхню, і підвищую якість очищення. Поряд з використання великої кількості розчинника і свіжих його порцій знежирення інтенсифікують також підігріванням і перемішування розчинника. З підвищенням температури розчинність молекул жиру збільшується, тому очищення здійснюють у гарячих (аж до температури кипіння) розчинниках.

Якщо в одній ванні обробляється декілька партій рідини без її заміни, останні партії відмиваються гірше. Для прискорення відмивання використовується збудження рідини (барботаж, перемішування мішалками і крильчатками, ультразвукові коливання). Якість очищення пластин способом занурення не найкраща, оскільки забруднення, які потрапили з пластин у рідину, можуть перейти з рідини на пластини. Частинки пилу погано змочуються водою і, відриваючись від виробу, спливають наверх. Тому вони можуть також осідати на вже очищені пластини в момент їхнього витягування з розчину.

З метою постійного виведення забруднень з поверхні пластин і заміни рідини під час обробки використовуються ванни з протіканням, яке передбачають як в ультразвукових, так і в звичайних ваннах. Для економії мийної рідини використовується її циркуляція за допомогою насоса. Для очищення реактиву або розчинника встановлюється високоефективний фільтр. Завдяки цьому вибір промивається протягом усього циклу чистою рідиною.

На завершальних стадіях очищення пластин найчастіше використовується деіонізована вода. Під час відмивання водою краще очищення досягається тоді, коли відбувається постійна зміна забрудненої води на чисту.

Читайте також:

1. Загальні відомості про механічне устаткування
2. Загальні відомості про механічне устаткування
3. Загальні відомості про механічне устаткування
4. Застосування хіміко-термічного оброблення
5. Механічне очищення газових викидів
6. Мимовільне і довільне, смислове та механічне запам’ятовування. Значення дозування та повторення матеріалу в розвитку пам’яті.
7. Нейтральне (немеханічне) устаткування
8. Паливно-енергетичний, металургійний, машинобудівний, хіміко-лісовий, будівельнийкомплекси.
9. Сутність, призначення та основні процеси, що відбуваються при хіміко-термічній обробці сталі
10. ТЕРМОМЕХАНІЧНЕ ЗВАРЮВАННЯ
11. Хіміко-лісовий комплекс і будівельній комплекси

Переглядів: 1127