СПОСОБ РЕЗКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ НА ПЛАСТИНЫ Российский патент 1999 года по МПК H01L21/304 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при изготовлении полированных пластин из полупроводниковых материалов.

Известен способ резки полупроводниковых монокристаллов на пластины (см. Запорожский В.П., Лапшинов Б.А. Обработка полупроводниковых материалов: - М. : Высшая школа, 1988, с. 38-54). В указанном способе вначале проводят наклейку монокристалла на держатель, а затем при подаче вращающегося алмазного круга на монокристалл в присутствии смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) осуществляют резку на пластины. Для мастики в качестве наполнителя применяют абразивный порошок зернистостью 10 мкм и более. Наличие абразивного порошка в мастике позволяет в процессе резки проводить правку режущей кромки алмазного круга. При этом сам абразив приводит к быстрому износу выступающих зерен режущей кромки, что снижает срок службы инструмента. С другой стороны, при резке "вязких" полупроводниковых материалов, таких как антимонид индия, происходит быстрое "засаливание" режущей кромки, т.е. заполнение и уплотнение данным полупроводниковым материалом пространства между выступающими алмазными зернами. Тем самым уменьшается рабочая часть инструмента, ухудшается подвод СОЖ и отвод стружки после резки. Эффективность работы алмазных зерен уменьшается, а принудительная подача алмазного круга на монокристалл приводит к поломке пластин, ухудшению геометрии пластин (увеличение прогиба, коробления пластин).

При обклеивании монокристалла кремниевыми или абразивными брусками, несомненно, повышается качество резки, уменьшается эффект "засаливания" инструмента. При этом снижается работоспособность алмазного круга, так как происходит быстрый износ выступающих алмазных зерен круга.

Целью предлагаемого изобретения является повышение качества резки за счет улучшения условий работы режущей кромки в зоне резания,
Поставленная цель изобретения достигается тем, что в способе резки полупроводниковых монокристаллов на пластины, включающем наклейку мастикой монокристалла на держатель, относительное перемещение вращающегося алмазного круга и монокристалла на держателе с подачей в зону резания охлаждающей жидкости, в мастику в качестве наполнителя вводят стружку полупроводниковых материалов после резки алмазным кругом с той же зернистостью, с которой режут полупроводниковый монокристалл, а монокристалл обмазывают мастикой на высоту, по крайней мере, на 2/3 от диаметра монокристалла. Кроме того, стружку используют после резки различных полупроводниковых материалов, т.е. смесь частиц разных материалов.

В качестве наполнителя мастики вместо абразивного порошка используют стружку полупроводниковых материалов после резки. Стружку используют такую, которая получалась при резке полупроводниковых монокристаллов алмазным кругом с той же зернистостью. Так, при резке монокристаллов кругом с зернистостью закрепленного на кромке алмаза 40 - 60 мкм получается стружка, имеющая основную фракцию частиц размером 5 - 10 мкм. Поэтому мастика с таким наполнителем не приведет к дополнительному износу выступающих зерен режущей кромки, и работоспособность алмазного круга при резке не уменьшится, так как алмазный круг не режет, а извлекает из мастики частицы стружки и увлекает их в зону контакта с монокристаллом. Результатом такого взаимодействия является, с одной стороны, эффективное удаление "вязких" частиц разрезаемого монокристалла, задерживающихся в пространстве между выступающими алмазными зернами режущей кромки круга, с другой стороны, абразивное чистящее воздействие стружки из мастики на поверхность монокристалла и отрезаемой пластины.

Таким образом, по - существу введение в зону резки из мастики дополнительных частиц полупроводниковых материалов позволяет улучшить условия резки полупроводниковых монокристаллов. А если использовать стружку после резки различных полупроводниковых материалов, т. е. смесь материалов, то эффективность способа резки возрастает, так как присутствие частиц из материалов с различной твердостью повышает условия очистки режущей кромки, улучшает подвод СОЖ и отвод стружки из зоны резания.

Для того чтобы обеспечить эффективность резки необходимо постоянное присутствие дополнительных частиц - стружки в процессе резки монокристалла. Для этого необходимо и достаточно обмазать монокристалл на высоту, по крайней мере, на 2/3 от диаметра монокристалла. Это объясняется тем, что на начальной стадии резки из-за малой площади контакта режущей кромки с монокристаллом круглого сечения эффект "засаливания" режущей кромки проявляется не в значительной степени и практически на процесс резки не влияет.

Пример реализации способа резки.

Резку монокристалла антимонида индия диаметром 60 мм выполняют на станке резки "Алмаз-6М": алмазным кругом с внутренней режущей кромкой АСН 60/40. Для приготовления мастики берут из отстойника станка резки "Алмаз-6М" шлам, высушивают его и просеивают через капроновое сито, удаляя крупные частицы полупроводниковых материалов. Традиционно шлам в отстойнике содержит смесь - целую гамму полупроводниковых материалов Si, GaAs, Ge, InAs и другие, графит (материал держателя), так как на одном станке приходится выполнять резку монокристаллов из различных материалов. Полученную сухую стружку смешивают с клеем БФ-4 в соотношении 3 : 1 по массе соответственно до получения однородной массы. Затем с помощью шпателя наносят мастику на держатель. Монокристалл устанавливают на держатель и обмазывают мастикой всю его цилиндрическую поверхность по всей длине. Держатель с монокристаллом выдерживают при температуре 120 - 150^oC в течение 2 час.

После наклейки монокристалл устанавливают на станке "Алмаз-6М" и производят его резку на пластины толщиной 1,2 мм.

Режимы резки:
Скорость вращения алмазного круга, об/мин - 1100
Подача круга на монокристалл, мм/мин - 2 - 4
СОЖ - Проточная вода
После резки полученные пластины InSb отмывают от остатков мастики в ацетоне и передают на дальнейшую обработку.

При резке монокристалла антимонида индия по способу - прототипу удается отрезать пластины с минимальной толщиной только 2,0 мм, что значительно увеличивает расход полупроводникового материала.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа резки полупроводниковых монокристаллов на пластины заключается в возможности резки пластин значительно меньшей толщины, что приводит к более экономичному расходу полупроводниковых материалов. Кроме того, использование в производстве отходов после резки полупроводниковых материалов в виде стружки (шлама) для реализации технологического процесса резки материалов группы АЗВ5 улучшает экологию производства в части сокращения вредных и токсичных продуктов в сточных водах.

Использование: при изготовлении полированных пластин. Технический результат изобретения - повышение качества резки за счет улучшения условий работы режущей кромки в зоне резания. Сущность: в способе резки полупроводниковых монокристаллов на пластины, включающем наклейку мастикой монокристалла на держатель, относительное перемещение вращающегося алмазного круга и монокристалла на держателе с подачей в зону резания охлаждающей жидкости, в мастику в качестве наполнителя вводят стружку полупроводниковых материалов после резки алмазным кругом с той же зернистостью, с которой режут полупроводниковый монокристалл, а монокристалл обмазывают мастикой на высоту по крайней мере на 2/3 от диаметра монокристалла. Кроме того, стружку используют после резки различных полупроводниковых материалов, т.е. смесь частиц разных полупроводниковых материалов. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ резки полупроводниковых монокристаллов на пластины, включающий наклейку мастикой монокристалла на держатель, относительное перемещение вращающегося алмазного круга и монокристалла на держателе с подачей в зону резания охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что в мастику в качестве наполнителя вводят стружку полупроводниковых материалов после резки алмазным кругом с той же зернистостью, с которой режут полупроводниковый монокристалл, а монокристалл обмазывают мастикой на высоту по крайней мере на 2/3 от диаметра монокристалла. 2. Способ резки полупроводниковых монокристаллов на пластины по п. 1, отличающийся тем, что стружку используют после резки различных полупроводниковых материалов.