ПРОБЛЕМАТИКА РІЗАННЯ ПІДКЛАДОК АЛМАЗОВАНИМ ДИСКОМ В ТЕХНОЛОГІЇ КРЕМНІЄВИХ p-i-n ФОТОДІОДІВ

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Science-based technologies; Vol. 54 No. 2 (2022); 127-137
Наукоемкие технологии; Том 54 № 2 (2022); 127-137
Наукоємні технології; Том 54 № 2 (2022); 127-137
ISSN: 2310-5461
2075-0781
Popis: The article aims at solving problems of degradation of silicon p-i-n photodiodes parameters during cutting wafers into crystals by a disk with an outer cutting tip. A comparative analysis of methods of cutting silicon wafers into elements, the following methods are characterized, in particular: diamond scribing with subsequent breaking, laser cutting. While analyzing scientific publications, it was found out that laser control thermal spalling method becoming widely used, provides minimum defects along the cut. But, in turn, the method calls for solving a range of related problems that considerable complicate the treatment. Accordingly, it is advantageous to use this method of parting wafers into elements for cutting brittle materials, thin substrates or structures where stringent requirements for quality of the cut are placed. In cases, where it is difficult to use laser radiation or there are no strict requirements to roughness of edges of products, it is expedient to employ less labour-intensive and expensive methods of separation, cutting by a diamond disk with an outer cutting-tip, in particular. In this way, in commercial production of silicon quadrant p-i-n photodiodes with a guard ring, increase of dark currents values after cutting was observed. The growth of the dark current observed, needed to be investigated, to establish its causes and methods to avoid it. Accordingly, the purpose of this work is to study the mechanism of increase of photodiode dark currents and to establish optimal modes of cutting wafers by the method. In the course of the experiment, optimal undercut was determined to be 1/4 of the substrate thickness. The influence of the distance from the cut to the responsive elements on dark currents of the guard rings was investigated, and it was established that when the distance from the cut to the guard ring is 900 μm, degradation of dark current doesn’t take place (when bias voltage is 120V). When the distance from the cut to the active elements decreases, dark currents of the guard rings worsen. If a lower bias voltage is used, the distance from the cut to the guard ring may be decreased, and the dark current will be not deteriorated. The increase in dark currents of the responsive areas after the cutting process was not observed. The influence of the cutting disk velocity and the thickness of cutting blade on dark currents of photodiodes was also studied. The optimal velocity of the blade feed is 5 mm/s, and when the thickness of the diamond blade decreases, dark currents deteriorate reduces. Degradation of PD parameters after cutting occurs in consequence of acquired mechanical stresses and broken chemical bonds at the ends of crystals. This work determines optimal modes of cutting substrates into elements, allowing to avoid degradation of parameters of semiconductor devices. Стаття присвячена вирішенню проблем деградації параметрів кремнієвих p-i-n-фотодіодів під час різання пластин на кристали диском із зовнішньою алмазною кромкою. Наведено порівняльний аналіз методів різання кремнієвих пластин на елементи, зокрема охарактеризовано наступні методи: алмазне скрайбування з подальшим розламуванням; різання алмазним диском із зовнішньою ріжучою кромкою; лазерне скрайбування з подальшим розламуванням; різання лазером. При аналізі джерел побачено, що широкого розповсюдження набуває метод лазерного управляючого термосколювання, який забезпечує мінімальну кількість дефектів вздовж лінії різання. Але в свою чергу, даний метод вимагає вирішення ряду супутніх проблем, що значно ускладнює обробку. Відповідно цей метод розділення пластин на елементи доцільно використовувати для різання крихких матеріалів, тонких підкладок, чи структур де висуваються жорсткі вимоги до якості лінії різання. В випадках де виникають труднощі із застосуванням лазерного випромінювання, чи відсутні жорсткі вимоги до шорохуватості країв виробів, доцільно використовувати менш трудомісткі та вартісні методи розділення, зокрема різання алмазним диском із зовнішньою ріжучою кромкою.Так, при серійному виготовленні кремнієвих квадрантних p-i-n фотодіодів з охоронним кільцем помічено збільшення значень темнових струмів після різання. Поділ на елементи здійснювався за допомогою різання диском із алмазною ріжучою кромкою. Побачений ріст темнового струму потребував дослідження, зокрема, встановлення його причин та методів уникнення. Відповідно завданням даної роботи є вивчення механізму зростання темнових струмів фотодіодів та визначення оптимальних режимів різання пластин на кристали даним методом. В ході експериментів визначено оптимальну глибину недорізу пластин, яка складає ¼ товщини підкладки. Досліджено вплив відстані від лінії різання до фоточутливих елементів на темнові струми охоронних кілець та встановлено, що при відстані від лінії різання до охоронного кільця 900 мкм, деградація темнового струму не відбувається (при напрузі зміщення (120 В). При зменшенні відстані від лінії різання до активних елементів темнові струми охоронних кілець погіршуються. Можливе зменшення відстані від лінії різання до охоронного кільця без погіршення темнового струму при використанні меншої напруги зміщення. Зростання темнових струмів фоточутливих площадок після процесу різання не побачено. Також вивчено вплив швидкості проходження ріжучого диска та товщини ріжучого полотна на темнові струми фотодіодів. Оптимальною швидкістю подачі диска є 5мм/с, а також при зменшенні товщини алмазного полотна деградація темнових струмів зменшується. Погіршення параметрів ФД після операції різання відбувається внаслідок набутих механічних напружень та розірваних хімічних звязків на торцях кристалів. В даній роботі визначено оптимальні режими різання підкладок на елементи, які дозволяють уникнути деградації параметрів напівпровідникових приладів.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: