Перед резкой важной операцией техпроцесса является крепление полупроводникового слитка. Полупроводниковый слиток крепят с помощью различных лаков и смазок, которые обеспечивают как прочное прилегание слитка к месту крепления, так и быстрое отделение в соответствующих растворителях. В качестве таких материалов используют клеи на основе воска, канифоли и специальные глифталевые лаки. Крепят полупроводниковые слитки для резки в зависимости от диаметра: периферией, торцом, а также торцом и периферией. Режут полупроводниковые материалы дважды. Первый раз слитки на пластины. Второй раз пластины на кристаллы.
1. Резка с помощью полотен. Резку осуществляют металлическими полотнами толщиной 0,15 мм из стали У7А, У10А. В зону обработки подается суспензия на основе карбида кремния, зернистостью М14 (мелкозернистая). Полотна набирают в скобы станка до 100 штук, которые одновременно входят в слиток и выходят из него. Толщина пластин – 0,6 мм. При этом методе резки относительная величина отходов материала составляет 60 – 70%.
2. Резка с помощью дисков с внутренней режущей кромкой. Диски также выполняют из углеродистой стали, а режущую часть армируют техническими зернами технического алмаза, зернистостью М14. Слитки крепят периферией, метод резки точный, что дает возможность получать пластины толщиной 0.2 – 0.3 мм. Отход ПП материалов снижается на 30 – 35%.
3. Резка дисками с наружной режущей кромкой. Диски изготавливают из углеродистой стали. Режущую часть армируют абразивом (это может быть карбид кремни) и в зону обработки подают смазочно-охлаждающую жидкость на основе кальцинированной соды. Поскольку диски не обладают существенной жесткостью при креплении (при обработке может присутствовать вибрация), этот способ используют для выполнения прорезей, различных пазов в полупроводниковом материале.
4. Резка абразивом с помощью проволоки. Этот способ позволяет получить пластины толщиной 0.2 – 0.3 мм, он является точным способом разделения слитка, процесс обработки ведется путем перематывания проволоки с катушки на катушку. Скорость перемотки, как и обработки, определяется согласно формализованному заданию. В качестве режущего инструмента используется проволока, выполненная из нихрома (диаметр 0.1 мм). На проволоку нанесена эпоксидная связка и на нее накладывается абразивная крошка из технического алмаза. Общая толщина композиции 0.18 мм. Процент годности около 80%. После резки все полупроводниковые пластины подвергают шлифованию и полированию.
Шлифование используется двух видов – связанным абразивом и свободным. Связанный абразив представляет собой шлифовальный круг, выполненный из технического алмаза, зернистость М14, с помощью которого обрабатывают поверхность. Более широко применяется не связанный абразив, где процесс разрушения происходит за счет перематывания частиц абразива между поверхностями пластины кремния и круга, выполненного из чугуна или стекла. При этом шлифовальным материалом является Алунд (суспензия на основе порошка алюминия).
Более совершенным является использование специальных шлифовальщиков, которые устраняют разброс по толщине до 1 мкм, а по плоскопараллельности – до 0.5 мкм. Эти методы обрабатывают пластины диаметром до 230 мм. Станки оснащены гидравлической системой. Система управления позволяет начать обработку с незначительным давлением, а затем согласно заданной программе установить заданную нагрузку. Для устранения температурных колебаний оба шлифовальщика охлаждаются, и в них поддерживается постоянная температура. После достижения заданных параметров пластин станок автоматически отключается.
Полировка. После шлифования следует операция полирования, она может быть механической на алмазных кругах с помощью суспензии на основе оксида хрома. Однако такой вид полирования оставляет алмазный фонд, что неприемлемо для полупроводниковых материалов.
Наиболее эффективным является химическое полирование, для кремния это смесь плавиковой (HF), уксусной () и азотной кислоты () в соотношении 1:2.5:3.
