Курсовая работа: Производственный процесс изготовления микросхем
3.1 Скрайбирование
Пластины на отдельные кристаллы разделяют путем скрайбирования и последующей ломки.
Метод скрайбирования заключается в нанесении на поверхность пластины со стороны структур рисок резцом в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Риски делают шириной 20 — 40 мкм и глубиной 10 — 15 мкм. Под рисками образуются напряженные области, и при слабом механическом воздействии подножка разламывается по нанесенным рискам.
Механическое скрайбирование.
При механическом скрайбировании отсутствуют пропилы в пластине, ширина риски мала, высока производительность, возможна быстрая переналадка установки с одного размера кристалла на другой. Однако точность геометрических размеров кристаллов после ломки невысока, что обусловлено анизотропией механических свойств монокристаллической пластины (плоскость скола кристалла располагается под углом к исходной плоскости пластины); кроме того, качество ломки зависит от соотношения между шириной и толщиной кристалла. Последнее приобретает особое значение в связи с тенденцией увеличивать диаметр пластин и связанным с этим увеличением их толщины. Это при неизменной глубине рисок приводит к повышению брака на операции ломки. Глубокие риски при механическом скрайбировании получают путем увеличения нагрузки на резец, что сопряжено со значительным снижением стойкости резцов и расширением дефектной зоны, т. е. потерей полезной площади пластины.
В установке для скрайбирования столикс пластиной совершает возвратно-поступательные движения относительно резца. При прямом ходе резец наносит риску по всей длине пластины. При обратном ходе резец приподнимается, пропуская столик с пластиной, а стол осуществляет поперечную подачу на шаг. После нанесения всех рисок в одном направлении столик с пластиной поворачивают на 90° и наносят систему поперечных рисок.
В качестве режущего инструмента используют резцы в виде трехгранной или четырехгранной пирамиды из натурального или синтетического алмаза, ребра которых используют попеременно для нанесения рисок. Для ситалла можно использовать стеклорезы, режущая часть которых выполнена по форме четырехгранной усеченной пирамиды. Нагрузка на резец в этом случае 1,5—2,5 Н. Средняя стойкость режущего ребра ~ 3500 резов. Т. к. из-за наличия окисла на пластине нагрузка на резец увеличивается, что ведет к преждевременному износу, нужно по границам кристаллов делать зоны без покрытия (ширина 50 – 75 мкм).
Алмазный резец может заменяться вращающимся алмазным диском с частотой вращения около 20000об./мин. Ширина области разрезания составляет 20-70 мкм.
Достоинства и недостатки механического скрайбирования:
1 Отсутствуют пропилы в пластине.
2 Ширина риски мала.
3 Высокая производительность.
4 Возможность быстрой переналадки установки с одного размера кристалла на другой.
5 Для получения глубоких рисок требуется увеличение нагрузки на резец, что ведет к его износу и увеличению дефектной зоны (теряется полезная площадь пластины).
Лазерное скрайбирование.
Алмазный резец может быть заменен лучом лазера. При воздействии мощного сфокусированного (до 25 мкм) лазерного луча риски образуются испарением узкой полосы. Это позволяет в несколько раз повысить скорость резания по сравнению с механическим скрайбированием. При этом ширина разреза не превышает 30 мкм, а глубина разреза — 100 - 200 мкм. При лазерном скрайбировании можно выполнять многократные проходы (с перефокусировкой) вплоть до полного разделения пластины, что позволяет избежать ломки. Также отсутствуют сколы и микротрещины. Недостатком данного метода является необходимость защиты поверхности от частиц распыляемого материала.
Вспомогательные операции (установка и ориентация пластины, перефокусировка при повторных резах, установка режимов резания и др.) должны быть автоматизированы, т. к. скорость резки высока. Также автоматизация процесса обеспечивает безопасность оператора, у которого могут быть сильные ожоги из-за попадания луча установки.
3.2 Ломка пластин на платы
Ломка проскрайбированных пластин — весьма ответственная операция. При неправильном разламывании даже хорошо проскрайбированных пластин возникает брак: царапины, сколы, неправильная геометрическая форма кристаллов и т. п. В процессе ломки пластина лежит рисками вниз на гибкой опоре (резиновая подкладка), а стальные или резиновые валики диаметром 10 — 20 мм с небольшим давлением прокатывают пластину последовательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Разлом происходит вначале на полоски, а затем на отдельные прямоугольные или квадратные кристаллы. Движение валика должно осуществляться строго параллельно направлению скрайбирования для ломки по нанесенным рискам. Для избежания смещения полосок или отдельных кристаллов относительно друг друга между пластиной и роликом вводят эластичную тонкую пленку, что помогает сохранить исходную ориентацию кристаллов и исключить их произвольное разламывание и царапанье друг о друга. Для ломки проскрайбированных пластин используют различные установки, н., полуавтоматические установки ЭМ-202А, ПЛП-1 и др. Для производства СБИС и пластин диаметром до 150 мм применяют немеханические способы разделения (сквозное анизотропное травление, лазерная резка и т.п.).
1.3 Расчет
1 Определение количества плат.
Расчётная формула:
n = S / (a + c / 2) · (b + c / 2) (5)
где S = 60 · 48 = 2880 мм2 – площадь заготовки.
а х b = 24 х 30 мм – размеры платы.
c = 15 мкм – ширина риски (используется лазерное скрайбирование)
n = 2880 / (24 + 7.5·10-3 ) · (30 + 7.5·10-3 ) = 4.
2 Определение расхода материала для выпуска годового плана.
2.1 Определение количества сборок, запущенных на резку: