способ изготовления пластин полупроводниковых и оптических материалов

Формула изобретения

Способ изготовления пластин полупроводниковых и оптических материалов, содержащий операции калибрования монокристалла, изготовления базового среза, резки монокристалла на пластины, шлифовки пластин, изготовления фаски по кромке пластины, отжига и полировки пластин, отличающийся тем, что калибрование монокристалла проводят до диаметра на 0,2÷0,3 мм более номинального диаметра пластин, а затем шлифуют пластины и делают по их кромке полукруглую фаску по копиру с доводкой диаметра пластин до заданного номинала с одновременным удалением краевых микросколов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в микроэлектронике и оптике при производстве пластин из полупроводниковых и оптических материалов, особенно материалов с повышенной твердостью и хрупкостью, таких как, например, сапфир, с допуском диаметра ±0,1 мм и менее.

Известен способ изготовления полупроводниковых пластин [1], по которому исходные монокристаллы шлифуют (калибруют) до точного диаметра, затем изготавливают основной базовый срез по всей длине монокристалла. При этом монокристаллы калибруют до заданного диаметра пластин. После указанной подготовки монокристалла проводят его резку на пластины, используя станки резки алмазными кругами с внутренней режущей кромкой и устройства вращения кристалла в процессе резки.

Данный технологический процесс распространен для многих полупроводниковых материалов и благоприятен при допуске диаметра пластин ±0,5 мм. Недостатком этого способа является то, что в случае резки монокристаллов сапфира, когда необходимо получить пластины с допуском диаметра ±0,1 мм и менее, на пластинах при входе алмазного круга в монокристалл образуются краевые микросколы глубиной 0,15 мм, уходящие вглубь пластины за пределы минимального допуска диаметра и приводящие к браку (царапины, риски) при последующей полировке пластин.

Известен также способ [2] изготовления полупроводниковых пластин, включающий калибрование монокристалла, изготовление основного и вспомогательных срезов, резку монокристалла на пластины, причем калибрование монокристалла ведут до диаметра, по крайней мере, на 2 мм более диаметра пластин, срезы изготавливают длиной L (определяющейся расчетным путем), а после резки монокристалла на пластины последние центрируют относительно основного среза и проводят их дополнительное калибрование до заданного диаметра пластин.

Основным недостатком данного способа обработки является то, что монокристалл вначале калибруют до заданного диаметра пластин с припуском 2 мм, базовый срез изготавливают размером более номинала с последующей подгонкой в размер диаметра и длины базового среза калибровкой каждой резаной пластины. Однако при этом способе остаются первичные микросколы и, кроме того, этот способ не позволяет устранить вторичные микросколы, которые образуются в процессе шлифовки пластин. Следует также отметить, что наличие большого припуска приводит к увеличению трудозатрат, связанных с его удалением и увеличенному износу инструмента. Проведенные эксперименты с монокристаллами и пластинами сапфира показали, что брак (царапины, риски) при изготовлении полированных пластин по данному способу меньше, чем в случае использования традиционного способа [1], но все еще довольно велик.

Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления пластин из полупроводниковых и оптических материалов, который обеспечивает повышение качества пластин и уменьшение брака.

Технический результат изобретения выражается в уменьшении трудозатрат на изготовление пластин, снижении затрат на инструмент благодаря уменьшению его износа, увеличению производительности.

Этот технический результат достигается тем, что в способе изготовления полупроводниковых пластин, содержащем операции калибрования монокристалла и резку монокристалла, калибрование монокристалла проводят до диаметра на 0,2÷0,3 мм более окончательного диаметра пластины, а затем шлифуют плоскость пластины и делают по копиру полукруглую фаску по торцу пластины, доводя диаметр пластины до заданного номинала с одновременным удалением торцевых микросколов.

Существенным признаком предлагаемого способа является то, что разрезаемый на пластины монокристалл имеет диаметр на 0,2÷0,3 мм больше номинального диаметра пластин. За счет этого возникшие при резке монокристалла и шлифовке резаных пластин сколы фактически располагаются за пределами рабочей области пластин. Путем выполнения на торце пластины полукруглой фаски по копиру диаметр шлифованной пластины доводится до заданного номинала с одновременным удалением микросколов, что позволяет увеличить выход годных полированных пластин.

Пример реализации способа.

Изготовление пластин сапфира ориентации (0001)±0,1 угл. град. диаметром 50,8±0,1 мм с базовым срезом ориентации (1120)±0,3 угл. град. длиной 15-17 мм, толщиной 430±25 мкм с односторонней полировкой.

Из монокристалла сапфира вырезается заготовка ориентации (0001) диаметром 53÷54 мм, на плоскошлифовальном станке алмазным кругом зернистости АС 80/63 проводится доводка ориентации ее торцов, на круглошлифовальном станке с помощью круга зернистостью АС 80/63 изготавливается цилиндр диаметром 51,1±0,1 мм, на плоскошлифовальном станке изготавливается базовый срез ориентации (1120) длиной 16±0,5 мм, на отрезном станке цилиндр режется на пластины толщиной 900±50 мкм алмазными кругами с внутренней режущей кромкой зернистостью АС 63/50, на резаных пластинах изготавливается технологическая фаска алмазным кругом зернистостью АС 40/28, проводится двухсторонняя шлифовка свободным абразивом зернистостью М 40/28 до толщины 480÷530 мкм, проводится изготовление полукруглой фаски по копиру алмазным профильным кругом зернистостью АС 40/28 с уменьшением диаметра до номинала 50,8±0,1 мм, отжиг и полировка пластин с доводкой до толщины 430±25 мкм.

Пластины, изготовленные в соответствии с изложенным примером, соответствуют требованиям SEMI и могут производиться массово, что подтверждает промышленную применимость способа.

Источники информации

1. Овчаров и др. Подготовка пластин большого диаметра, «Зарубежная электронная техника», М., ЦНИИ «Электроника», 1979 г., выпуск 23 (218), с.8-17.

2. Патент РФ №2105380, МПК H01L 21/302, опубл. 1988.02.20.