Устройство для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки Российский патент 2023 года по МПК H01L21/30 H01L21/68 H01L31/18 

Область применения предлагаемого устройства для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки - полупроводниковые приборы, способы и устройства, предназначенные для изготовления и обработки полупроводниковых приборов или их частей с использованием струй текучей среды.

Известен способ и устройство для разделения листа хрупкого изоляционного материала (см. Patent USA №20060143908, опубл. 07.06.2006), в котором устройство содержит гибкий приспособляемый носитель на подвижной опорной плите, имеющий нижнюю опорную часть и верхнюю часть, снабженную конструктивными элементами в виде решетки с набором разнесенных ребер, причем каждое ребро расположено над пропилами хрупкого изоляционного листа, кроме того, устройство содержит наковальню в виде жесткой дугообразной опоры над носителем, выполненную параллельно набору ребер, а также камеру приложения гидравлического или пневматического давления, поддерживающую гибкую и упругую мембрану, приводной механизм для приложения гидравлического или пневматического давления в камере для расширения мембраны. Дополнительно в устройстве предусмотрен механический интерфейс для поворота дугообразной опоры во второе положение над держателем параллельно второму набору ребер.

Недостаток данного аналога заключается в низком выходе годных фотопреобразователей, обусловленном повреждениями полупроводниковой пластины, вносимыми при осуществлении перегиба тыльного слоя металлизации.

Признаки аналога, общие с предлагаемым устройством для разделения металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки, следующие: носитель, расположенный на подвижной опорной плите, с возможностью перемещения по направляющим полозьям, содержащий верхнюю часть с конструктивными элементами, расположенными параллельно пропилам на полупроводниковой пластине, нижнюю опорную часть, а также наковальню, выполненными с возможностью изгибающего воздействия на полупроводниковую пластину посредством пневматического давления.

Известно устройство для разделения металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки (Патент РФ №2790944 опубл. 28.02.2023 г.), включающее носитель, расположенный на подвижной опорной плите, с возможностью перемещения по направляющим полозьям, содержащий верхнюю часть с конструктивными элементами, расположенными параллельно пропилам на полупроводниковой пластине, нижнюю опорную часть, а также наковальню, выполненными с возможностью изгибающего воздействия на полупроводниковую пластину посредством пневматического давления, причем верхняя и нижняя опорная части носителя выполнены в виде прижимных листов, при этом, верхняя часть носителя выполнена с функцией наковальни, имеющей технологические отверстия над которыми расположены сопла для прохождения газовых потоков в вертикальном направлении над удаляемыми сегментами полупроводниковой пластины, а нижняя опорная часть носителя выполнена с торцевыми гранями, расположенными параллельно пропилам, кроме того, в торцевых гранях выполнены сопла с отверстиями, изготовленными с возможностью прохождения газовых потоков в направлении под углом к плоскости наковальни, а еще в устройство дополнительно введен блок управления газовыми потоками, содержащий воздушные электроклапаны, реле времени и редуктор давления.

Признаки прототипа, общие с признаками предлагаемого устройства для разделения металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки, следующие: носитель, расположенный на подвижной опорной плите, выполненный с возможностью перемещения по направляющим полозьям и содержащий верхнюю опорную часть с конструктивными элементами, расположенными параллельно пропилам на полупроводниковой пластине, а также нижнюю опорную часть, которые выполнены с возможностью изгибающего воздействия на полупроводниковую пластину посредством пневматического давления, при этом верхняя и нижняя опорная части носителя изготовлены в виде прижимных листов, причем, верхняя опорная часть носителя выполнена с функцией наковальни, в которой расположены технологические отверстия, над которыми, в свою очередь, расположены сопла для прохождения газовых потоков в вертикальном направлении над удаляемыми нерабочими сегментами полупроводниковой пластины, причем нижняя опорная часть носителя выполнена с торцевыми гранями, расположенными параллельно пропилам на полупроводниковой пластине, при этом, в торцевых гранях выполнены сопла с отверстиями, изготовленными с возможностью прохождения газовых потоков в направлении под углом к плоскости наковальни, кроме того, в устройство дополнительно введены блок управления газовыми потоками, содержащий воздушные электроклапаны, реле времени и редуктор давления.

Отличительные признаки предлагаемого устройства для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки, обеспечивающие его соответствие критерию «новизна» следующие: нижняя опорная часть носителя выполнена с бортиком прямоугольной конфигурации, снабженным метками в виде двух вертикальных сквозных прорезей, выполненных с возможностью их совмещения с рисунком лицевой металлизации полупроводниковой пластины, причем, в прижимном листе нижней опорной части носителя выполнены вакуумные отверстия, а разнонаправленные газовые потоки создаются с возможностью поочередного отделения несоприкасающихся друг с другом нерабочих сегментов полупроводниковой пластины сначала по вертикальным и горизонтальному пропилам, а затем по угловым пропилам, при этом нерабочие сегменты накапливаются в приемной корзине, расположенной под носителем, кроме того, устройство выполнено с возможностью одновременной обработки двух частей (половинок) полупроводниковой пластины.

Технический результат, достигаемый предложенным устройством для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки, заключается в повышении выхода годных фотопреобразователей за счет увеличения производительности, обусловленной поочередным отделением всех нерабочих сегментов полупроводниковой пластины и возможностью одновременной обработки двух частей (половинок) полупроводниковой пластины.

Достигается это тем, что в устройстве для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки, включающем носитель, расположенный на подвижной опорной плите, выполненный с возможностью перемещения по направляющим полозьям и содержащий верхнюю опорную часть с конструктивными элементами, расположенными параллельно пропилам на полупроводниковой пластине, а также нижнюю опорную часть, которые выполнены с возможностью изгибающего воздействия на полупроводниковую пластину посредством пневматического давления, при этом верхняя и нижняя опорная части носителя изготовлены в виде прижимных листов, причем, верхняя опорная часть носителя выполнена с функцией наковальни, в которой расположены технологические отверстия, над которыми, в свою очередь, расположены сопла для прохождения газовых потоков в вертикальном направлении над удаляемыми нерабочими сегментами полупроводниковой пластины, причем нижняя опорная часть носителя выполнена с торцевыми гранями, расположенными параллельно пропилам на полупроводниковой пластине, при этом, в торцевых гранях выполнены сопла с отверстиями, изготовленными с возможностью прохождения газовых потоков в направлении под углом к плоскости наковальни, кроме того, в устройство дополнительно введены блок управления газовыми потоками, содержащий воздушные электроклапаны, реле времени и редуктор давления, нижняя опорная часть носителя выполнена с бортиком прямоугольной конфигурации, снабженным метками в виде двух вертикальных сквозных прорезей, выполненных с возможностью их совмещения с рисунком лицевой металлизации полупроводниковой пластины, причем, в прижимном листе нижней опорной части носителя выполнены вакуумные отверстия, а разнонаправленные газовые потоки создаются с возможностью поочередного отделения несоприкасающихся друг с другом нерабочих сегментов полупроводниковой пластины сначала по вертикальным и горизонтальному пропилам, а затем по угловым пропилам, при этом нерабочие сегменты накапливаются в приемной корзине, расположенной под носителем, кроме того, устройство выполнено с возможностью одновременной обработки двух частей (половинок) полупроводниковой пластины.

Предлагаемое устройство для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки иллюстрировано на фигурах 1÷2. На фиг. 1а, б представлена металлизированная полупроводниковая пластина: а) - после дисковой резки и разделения на две части (половинки); б) - после отделения нерабочих сегментов от чипа фотопреобразователя. На фиг. 2а, б, в, г представлены виды: а) - составной части устройства; б) - фрагмента устройства в области торцевых граней; в) - блока управления; г) - общий вид устройства для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки.

Устройство для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины 1 после дисковой резки состоит из двух носителей 2 (см. фиг. 2а, б, г) для размещения двух разделенных половинок полупроводниковой пластины 1, каждая из которых содержит фотопреобразователь 3 с габаритными размерами 40,5×80,5 мм и нерабочие сегменты 4 (см. фиг. 1а, б) вдоль двух вертикальных, одного горизонтального и двух угловых дисковых пропилов 5 (см. фиг. 2б). При этом каждый из носителей 2 состоит из съемной верхней 6 и закрепленной нижней 7 опорных частей в виде прижимных листов, при этом съемная верхняя часть 6 (крышка) выполнена с функцией наковальни, имеющей технологические отверстия 8, а закрепленная нижняя опорная часть 7 (столик) выполнена с конфигурацией торцевых граней 9 соответственно линиям дисковых пропилов 5 в подложке. Кроме того, нижняя опорная часть 7 (столик) снабжена ограничительным бортиком 10 прямоугольной конфигурации с метками, выполненными в виде вертикальных сквозных прорезей 11 (см. фиг. 2а) с возможностью совмещения с рисунком гребенки лицевой металлизации фотопреобразователя 3 при прижатии его стороной, не имеющей нерабочего сегмента 4, к бортику 10 прямоугольной конфигурации и соответственного расположения дисковых пропилов 5 параллельно торцевым граням 9 с заданным отступом. В нижней опорной части 7 носителей 2 выполнены вакуумные отверстия 12 для фиксации подложки фотопреобразователя 3 после совмещения. Каждый из носителей 2 расположен на подвижной опорной плите 13 с возможностью перемещения по направляющим полозьям 14 из местоположения для загрузки в позицию для обработки. При перемещении носителей 2 в позицию для обработки над технологическими отверстиями 8 располагаются сопла 15, с возможностью подачи газовых потоков в вертикальном направлении сверху вниз над удаляемыми нерабочими сегментами 4 полупроводниковой пластины 1. В торцевых гранях нижней опорной части 7 (столика) носителя 2, под отверстиями 8, расположены сопла 16, имеющие отверстия 17, изготовленные с возможностью подачи газовых потоков под углом к горизонтальной плоскости верхней опорной части (с функцией наковальни) 6. Газовые потоки к соплам 15 и 16 подводятся по газовым каналам 18 и 19 соответственно (см. фиг. 2а). Переключение газовых потоков по каналам 18 и 19 для всего устройства выполняется посредством воздушных электроклапанов 20 (см. фиг. 2в). При этом одновременно выполняется отделение нерабочих сегментов 4 полупроводниковой пластины 1 на обоих носителях 2. Воздействием разнонаправленных газовых потоков отделяются первоначально нерабочие сегменты 4 полупроводниковой пластины 1, расположенные вдоль двух вертикальных и одному горизонтальному пропилам 5, затем вдоль двух угловых пропилов 5 соответственно, что осуществляется посредством переключения газовых потоков с помощью воздушных электроклапанов 21 блока управления 22. Давление газовых потоков (1÷3 атм) регулируется редуктором 23. Длительность газовых импульсов устанавливается посредством реле времени 24 (см. фиг. 2в). Нерабочие сегменты 4 полупроводниковой пластины 1 после разделения подложки накапливаются в приемной корзине 25, расположенной под носителем 2(см. фиг. 2а, б, г).

В качестве конкретного примера предлагаемое устройство для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки используется в технологии изготовления фотопреобразователей. При этом на трехкаскадных эпитаксиальных структурах GaInP/GaInAs/Ge, выращенных на германиевой подложке диаметром ~ 100 мм, создают лицевой в виде гребенки и сплошной тыльный контакты фотопреобразователя, вскрывают оптическое окно, напыляют просветляющее покрытие, выполняют дисковую резку эпитаксиальной структуры. Затем полупроводниковую пластину 1 разделяют по линии центрального пропила на две части (половинки) (см. фиг. 1а), которые укладываются на два носителя 2 устройства (см. фиг. 2а, б, г). Отделение от фотопреобразователя 3 нерабочих сегментов 4 полупроводниковой пластины 1 выполняют посредством надлома германиевой подложки по линии дискового реза и последующего многократного перегиба тыльного слоя металлизации (толщиной ~ 6 мкм) с помощью разнонаправленных короткоимпульсных газовых потоков: воздуха или азота. При этом в первую очередь отделяют несоприкасающиеся между собой нерабочие сегменты 4 полупроводниковой пластины 1, расположенные вдоль двух вертикальных и горизонтального пропилов 5, а затем вдоль угловых пропилов 5. Фрагменты металлизированной полупроводниковой пластины 1 до и после отделения нерабочих сегментов 4 от чипов фотопреобразователей 3 представлены на фиг. 1б.

Устройство для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки в конкретном примере работает следующим образом: на опорные листы носителей 2 укладываются две разделенные части (половинки) полупроводниковой пластины 1, причем линии дискового реза (пропилы 5) располагают параллельно торцевым граням 9 нижней опорной части 7 (столика) носителя 2 с отступом ~ 0,5 мм посредством совмещения рисунка лицевых контактов фотопреобразователя 3 с метками в виде двух вертикальных прорезей 11 на ограничительном бортике 10 прямоугольной конфигурации (см. фиг. 2а, б). Выполняется вакуумная фиксация подложки фотопреобразователя 3 посредством отверстий 12 в нижней опорной части 7 каждого носителя 2. Носители 2 перемещаются на опорных плитах 13 по направляющим полозьям 14 в позицию для обработки. Включается блок управления газовыми потоками 22. Короткоимпульсный (длительностью ~ 0,1 с) воздушный поток по каналу 18 из сопла 15, проходит в вертикальном направлении сверху вниз через технологические отверстия 8 прижимного листа верхней опорной части 6 (наковальни) носителя 2 и оказывает давление на нерабочие сегменты 4 полупроводниковой пластины 1, расположенные вдоль вертикальных и горизонтального пропилов 5, при этом происходит надлом подложки и разворот сегментов 4 в вертикальное положение, сопровождаемое изгибом тыльного слоя металлизации. Затем осуществляется автоматическое (посредством электроклапанов 20 блока управления 22) переключение воздушного потока в канал 19 и газовые струи из сопла 16, проходящие через отверстия 17 в направлении под углом ~ 15° к горизонтальной плоскости верхней опорной части (наковальни) 6 (см. фиг. 2б), возвращают нерабочие сегменты 4 пластины 1 в исходное положение, ограниченное прижимным листом верхней опорной части 6 носителей 2. Формирование газовых потоков из отверстий 17 сопла 16 в направлении под острым углом (10÷20°) к плоскости верхней опорной части (наковальни) 6 необходимо для выполнения обратного перегиба тыльного слоя металлизации и удержания нерабочих сегментов 4 пластины 1 в горизонтальном положении. После осуществления 4÷5 циклов принудительного изгиба тыльного слоя металлизации, выполняемых в течение ~ 1 с, нерабочие сегменты 4 удаляются воздушным потоком в приемную корзину 25, газовые каналы 18, 19 отключаются. Затем выполняется аналогичным образом отделение нерабочих сегментов 4 полупроводниковой пластины 1, расположенных вдоль угловых пропилов 5 посредством переключения соответствующих газовых потоков электроклапанами 21 блока управления 22. Поочередное отделение несоприкасающихся между собой нерабочих сегментов 4 полупроводниковой пластины 1 необходимо для предотвращения механических напряжений в областях стыка нерабочих сегментов 4, препятствующих равномерному перегибу и затрудняющих процесс отделения. Далее опорные плиты 13 перемещаются в исходное положение, отключается вакуумный прижим и извлекаются фотопреобразователи 3.

Предложенное устройство для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки повышает выход годных фотопреобразователей и производительность труда за счет: автоматического поочередного отделения всех нерабочих сегментов полупроводниковой пластины от чипов фотопреобразователей; высокой точности позиционирования торцевых граней нижней опорной части параллельно линиям пропилов полупроводниковой пластины; регулируемых величин пневматической нагрузки и частоты переключения разнонаправленных газовых потоков; быстродействия при выполнении операции.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов. Устройство для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки включает носитель, расположенный на подвижной опорной плите, выполненный с возможностью перемещения по направляющим полозьям и содержащий верхнюю опорную часть с конструктивными элементами, расположенными параллельно пропилам на полупроводниковой пластине, а также нижнюю опорную часть, которые выполнены с возможностью изгибающего воздействия на полупроводниковую пластину посредством пневматического давления, при этом верхняя и нижняя опорная части носителя изготовлены в виде прижимных листов, причем верхняя опорная часть носителя выполнена с функцией наковальни, в которой расположены технологические отверстия, над которыми расположены сопла для прохождения газовых потоков в вертикальном направлении над удаляемыми нерабочими сегментами полупроводниковой пластины, причем нижняя опорная часть носителя выполнена с торцевыми гранями, расположенными параллельно пропилам на полупроводниковой пластине, при этом в торцевых гранях выполнены сопла с отверстиями, изготовленными с возможностью прохождения газовых потоков в направлении под углом к плоскости наковальни, при этом в устройство дополнительно введены блок управления газовыми потоками, содержащий воздушные электроклапаны, реле времени и редуктор давления, нижняя опорная часть носителя выполнена с прямоугольным бортиком, снабженным метками в виде двух вертикальных сквозных прорезей, выполненных с возможностью их совмещения с рисунком лицевой металлизации полупроводниковой пластины, в прижимном листе нижней опорной части носителя выполнены вакуумные отверстия, а разнонаправленные газовые потоки создаются с возможностью поочередного отделения несоприкасающихся друг с другом нерабочих сегментов полупроводниковой пластины, нерабочие сегменты накапливаются в приемной корзине, кроме того, устройство выполнено с возможностью одновременной обработки двух половинок полупроводниковой пластины. Технический результат изобретения заключается в повышении выхода годных фотопреобразователей за счет увеличения производительности, обусловленной поочередным отделением всех нерабочих сегментов полупроводниковой пластины и возможностью одновременной обработки двух половинок полупроводниковой пластины. 6 ил.

Устройство для отделения нерабочих сегментов металлизированной полупроводниковой пластины после дисковой резки, включающее носитель, расположенный на подвижной опорной плите, выполненный с возможностью перемещения по направляющим полозьям и содержащий верхнюю опорную часть с конструктивными элементами, расположенными параллельно пропилам на полупроводниковой пластине, а также нижнюю опорную часть, которые выполнены с возможностью изгибающего воздействия на полупроводниковую пластину посредством пневматического давления, при этом верхняя и нижняя опорная части носителя изготовлены в виде прижимных листов, причем верхняя опорная часть носителя выполнена с функцией наковальни, в которой расположены технологические отверстия, над которыми, в свою очередь, расположены сопла для прохождения газовых потоков в вертикальном направлении над удаляемыми нерабочими сегментами полупроводниковой пластины, причем нижняя опорная часть носителя выполнена с торцевыми гранями, расположенными параллельно пропилам на полупроводниковой пластине, при этом в торцевых гранях выполнены сопла с отверстиями, изготовленными с возможностью прохождения газовых потоков в направлении под углом к плоскости наковальни, кроме того, в устройство дополнительно введены блок управления газовыми потоками, содержащий воздушные электроклапаны, реле времени и редуктор давления, отличающееся тем, что нижняя опорная часть носителя выполнена с бортиком прямоугольной конфигурации, снабженным метками в виде двух вертикальных сквозных прорезей, выполненных с возможностью их совмещения с рисунком лицевой металлизации полупроводниковой пластины, причем в прижимном листе нижней опорной части носителя выполнены вакуумные отверстия, а разнонаправленные газовые потоки создаются с возможностью поочередного отделения несоприкасающихся друг с другом нерабочих сегментов полупроводниковой пластины сначала по вертикальным и горизонтальному пропилам, а затем по угловым пропилам, при этом нерабочие сегменты накапливаются в приемной корзине, расположенной под носителем, кроме того, устройство выполнено с возможностью одновременной обработки двух частей (половинок) полупроводниковой пластины.