Puolijohdekiekkojen erottaminen kiteiksi on elektroniikkateollisuuden teknologinen prosessivaihe . Puolijohdekiekkojen erottaminen yksittäisiksi kiteiksi suoritetaan kahdella päätavalla:
Scribing koostuu naarmujen levittämisestä levyn pintaan kahdessa keskenään kohtisuorassa suunnassa timanttileikkurilla , kiekolla, langalla tai lasersäteellä . Riskien alle muodostuu jännittyneitä alueita, joita pitkin levy murtuu sen jälkeen, kun siihen kohdistetaan mekaaninen vaikutus.
Kun levyä leikattiin leikkurilla kotimaisessa tuotannossa, käytettiin timanttikärjellä varustettuja leikkureita, joiden työosa oli muodossa: kolmikulmainen pyramidi - levyjen leikkaamiseen, joiden paksuus on 100-250 mikronia germaniumista ; tetraedrinen pyramidi, jossa on terävä yläosa - 250-500 mikronia paksujen piikiekkojen leikkaamiseen ; tetraedrinen katkaistu pyramidi - levyjen leikkaamiseen yhden neljästä terävästä pinnasta. Leikattaessa pii- ja germaniumkiekkoja, joiden paksuus on 125 μm kiteiksi, pienin leikkausaskel piille ja 0,5 mm oli vastaavasti 0,4 ja germaniumille, leikkurin kuormitus kiekkoon oli 0,5 Newtonia ja 0,1 Newtonia. vetomerkkien nopeus 0,025 m/min ja 0,03 m/min. Lovien syvyys yhden timanttileikkauksen jälkeen on 7 µm; tyydyttävän katkaisulaadun varmistamiseksi leikkauksen jälkeen leikkaussyvyyden tulee olla vähintään 2/3 levyn alkuperäisestä paksuudesta. Kirjottaessa kiteiden leveyden ja leikatun levyn paksuuden suhde on tärkeä rooli. Kiteen leveyden (pituuden) ja levyn paksuuden suhde on 6:1, minimi on 4:1. Jos levyn paksuus tulee verrannolliseksi leikatun kiteen leveyden (pituuden) kanssa, levyn murtuminen tapahtuu viipaloinnin jälkeen mielivaltaiseen suuntaan.
Lasersäteilyenergiaa käytetään myös kirjoitukseen - piirrosriskejä syntyy puolijohdemateriaalin haihtuessa kiekon pinnalta sen liikkuessa suhteessa fokusoituun lasersäteeseen, jolla on korkea säteilyteho. Puolijohdemateriaalin korkeassa lämpötilassa haihtuessa syntyy lämpöjännitystä uran heikentämässä kiekkoosassa ja itse urassa, joka on kapea (jopa 25–40 µm) ja syvä (jopa 50–100 µm) muodoltaan, toimii mekaanisena jännityksen keskittäjänä. Syvän erotusuran luomisen myötä, koska levyn työpinnalla ei ole mekaanista vaikutusta, mikrohalkeamia ja lastuja ei muodostu, mikä mahdollistaa viirausnopeuden nostamisen arvoon 200 mm/s tai enemmän. Kiekon suojaus ja puhdistaminen puolijohdemateriaalin kondensaateista varmistetaan:
Laserkirjoitus on mahdollista myös poistamatta materiaalia levyn pinnalta, ns. "piilokirjoitus", ja tällä hetkellä tämä menetelmä on käytännössä korvannut haihdutusmenetelmän [2] . Tätä varten käytetään infrapuna-neodyymi-yttriumgranaattilaseria (Nd:YAG) , jonka aallonpituudella pii (suosituin puolijohde) on läpikuultava ja absorptio melko suuri [3] . Lyhyet, voimakkaat pulssit kohdistetaan syvälle levyyn, jolloin sen materiaali sulaa ja kiteytyy nopeasti uudelleen tarkennuspisteessä luoden jännitysalueen. Useat eri tarkennussyvyydet omaavat laserkierrokset luovat puolijohdekiekon paksuuteen jännittyneitä vyöhykkeitä, joita pitkin se sitten helposti katkeaa.
Kirjoitettu levy on rikki:
Siten rikkoutuminen tapahtuu kahdessa vaiheessa: ensin nauhoiksi ja sitten erillisiksi kiteiksi. Jotta nauhat tai kiteet eivät liiku suhteessa toisiinsa rikkoutumisprosessin aikana (tämä voi johtaa mielivaltaiseen kiteiden rikkoutumiseen ja naarmuuntumiseen toisiaan vasten), levy peitetään ennen rikkoutumista elastisella kalvolla (polyeteeni, lavsan) yläosa, jonka avulla voit säilyttää nauhojen ja kiteiden suunnan rikkoutumisprosessin aikana. Kiteiden suunnan säilyttämiseksi myöhempiä operaatioita varten (tämä on erityisen tärkeää automatisoidussa kokoonpanossa), joskus levy kiinnitetään erityiselle alustalle, satelliitille, ennen kuin se jaetaan kiteiksi. Satelliitin toimintojen väliset kiteet:
Koska oikean puristusvoiman manuaalinen valinta on vaikeaa, tekniikkaa ja automaatiota käytetään laajasti nykyaikaisessa puolijohteiden valmistusprosessissa. Ja vaikka nykyaikaiset laitteet mahdollistavat piirustusaskeleen ylläpitämisen ±10 μm:n tarkkuudella, valmiiden kiteiden koolla rikkoontumisen jälkeen on merkittävä leviäminen levyjen kristallografisen orientaation vaikutuksesta. Kokoamista valmisteltaessa ennen kiteen tarkistamista sen pinta puhdistetaan erilaisista epäpuhtauksista. Teknologisesti ottaen tämä puhdistus on helpompaa suorittaa välittömästi kirjoittamisen jälkeen ja ennen kiteiksi hajoamista - murusien muodossa oleva käsittelyjätteet voivat aiheuttaa avioliiton.
| Vaihtoehdot | Erotusmenetelmä | ||
|---|---|---|---|
| piirtäminen timanttileikkurilla | lasersäteen kirjoitus | levyn leikkaus | |
| Käsitelty materiaali | on rajoituksia | minkä tahansa | |
| Suurin mahdollinen piin käsittelynopeus, mm/s | 60 | 500 | 300 |
| Maksiminopeus normaalin erotuslaadun takaamiseksi, mm/s | 25-60 | 200 | 150 asti |
| Leikkaussyvyys, µm | 1-5 | 50-170 | 10-500 |
| Leikkuuleveys, µm | 1-5 | 20-35 | 30-50 |
| Kiekkokäsittely oksidilla | Ei suositeltu | helppo tehdä | mahdollista |
| Kristallipintojen laatu | tyydyttävä | melko hyvä | |
| Työkalun liikesuunta | yksipuolinen | kahdenvälinen | mahdollisesti kahdenvälisiä |
| Kristallografisen orientaation tarkkuuden vaatimukset | kovaa | kohtalainen | — |
| Levyn pinnan saastuminen jätetuotteille (muruja, höyryjä) | alaikäinen | erittäin merkittävä | kohtalainen |
| Sopivien piirien enimmäissaanto erotuksen jälkeen, % | 98 | 99.5 | |