Автореферат (Технология разделения на кристаллы сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурах AlGaNGaN), страница 6

В качествеэкспериментальных образцов при разделении на кристаллы СВЧ МИС сприменением метода ЛУТ использовались 15 приборных пластин сапфира,которые показали одинаковый процент выхода годных. Доверительныйинтервал составляет менее 1% при уровне вероятности 0,99.Выход годных кристаллов с приборной пластины карбида кремния погеометрическим параметрам составил 98%. В качестве экспериментальныхобразцов при разделении на кристаллы СВЧ МИС с применением методадисковой резки использовались 3 приборные пластины карбида кремния,которые показали одинаковый процент выхода годных. Доверительныйинтервал составляет около 1% при уровне вероятности 0,99.В таблице 6 представлено сравнение выхода годных кристалловСВЧ МИС с «воздушными мостами» при разделении приборных пластинсапфира и карбида кремния с применением метода ЛУТ и метода дисковойрезки соответственно по разработанным технологическим процессамразделения с показателями выхода годных для планарных изделиймикроэлектроники.

Выход годных кристаллов СВЧ МИС с «воздушнымимостами» не уступает выходу годных кристаллов цифровых интегральныхмикросхем.Влияние на электрофизические параметры СВЧ МИС комплексаопераций по разделению приборных пластин сапфира и карбида кремния накристаллы анализировалось по результатам измерений следующих параметровМИС (рис. 20, 21): коэффициента усиления; коэффициента стоячей волны по входу; коэффициента стоячей волны по выходу.25Таблица 6.

Сравнение выхода годных при резке приборных пластин сапфира и карбидакремния на кристаллы методом дисковой резки и методом ЛУТ с показателями дляпланарных изделий микроэлектроники.ПараметрыНПП «Сапфир»В диссертацииКомпания ADTпроцессаПланарные3D СВЧ МИСПланарныеПриборы напластинецифровые ИМСс «воздушными мостами»цифровые ИМСМатериалпластиныМетод резкиТолщинапластины [мкм]Скорость резки[мм/с]Ширина дорожкиреза [мкм]Ширина реза[мкм]Выход годныхкристаллов(а)СапфирКарбид кремнияДисковая резкаМетод ЛУТДисковая резкаДисковая резка4501401341450,84000,513002002002002001080-9010588-90%92%98%98%(б)(в)Рис. 20. СВЧ МИС на сапфире.Зависимость коэффициента усиления от частоты (а), коэффициента стоячей волны по входуот частоты (б), коэффициента стоячей волны по выходу от частоты (в)(а)(б)(в)Рис.

21. СВЧ МИС на карбиде кремния.Зависимость коэффициента усиления от частоты (а), коэффициента стоячей волны по входуот частоты (б), коэффициента стоячей волны по выходу от частоты (в)Измерения параметров до резки (на пластине)Измерения параметров после резки (на кристалле)26По результатам измерений электрофизических параметров СВЧ МИСбыло установлено, что разработанные технологические процессы разделенияприборных пластин сапфира с применением метода ЛУТ и приборных пластинкарбида кремния с применением метода дисковой резки не оказываютсущественного влияния на электрофизические параметры СВЧ МИС.Наблюдалось незначительное (в пределах 5-7%) рассогласование измеренныхпараметров СВЧ МИС на пластине с аналогичными параметрами, измереннымина уже разделенном согласно технологическим процессам кристаллеСВЧ МИС, что объясняется изменением импеданса микрополосковых линийвследствие уменьшения толщины подложки при ее утонении.

Конечнаятолщина подложки СВЧ МИС закладывается при проектировании с учетомрекомендаций разработанного технологического процесса разделения,вследствие чего измерения параметров МИС до и после резки могутнезначительно отличаться.Заключение. Основные результаты диссертационной работы включают всебя разработанные технологические операции подготовки приборных пластинсапфира и карбида кремния к разделению на кристаллы СВЧ МИС нагетероструктурах AlGaN/GaN и технологические операции резки, которыеобъединены в технологические процессы разделения, повышающиеэффективность применения существующих методов разделения для приборныхпластин сапфира и карбида кремния со сформированными на них трехмернымисверхвысокочастотнымимонолитнымиинтегральнымисхемаминагетероструктурах AlGaN/GaN, что подтверждается анализом влиянияразделения приборных пластин сапфира и карбида кремния на выход годных иэлектрофизические параметры СВЧ МИС.Основные результаты:1.

Исследованы зависимости температуры работающего СВЧ прибора оттолщины приборной пластины и упругие напряжения, возникающие из-зарассогласования кристаллических решеток GaN и подложки, в результатечего обоснован выбор допустимого диапазона конечной толщины дляприборных пластин сапфира и карбида кремния с изготовленными на нихтрехмерными СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN, при которомобеспечивается эффективное теплоотведение при работе отдельногокристалла и сохранение целостности пластины при последовательностиопераций разделения на кристаллы.2. Определен метод защиты СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN сосложными конструктивными особенностями при операциях шлифования,полирования и резки приборных пластин сапфира и карбида кремния наотдельные кристаллы, который обеспечивает защиту СВЧ МИС,изготовленных на пластине, с учетом их особенностей, однородностьпланаризирующей плоскости, необходимую стабильность и химическуюинертность, обладает гибкостью применения, а также соответствует27современным ключевым требованиям для приклеивания приборных пластинна диск-носитель для последующих операций шлифования и полирования.3.

Экспериментально установлены режимы одностороннего шлифования иполирования свободным абразивом обратной стороны приборных пластинсапфира и карбида кремния, содержащих сверхвысокочастотныемонолитные интегральные схемы на гетероструктурах AlGaN/GaN,обеспечивающие, при достижении рекомендованного диапазона толщиныдля приборных пластин 110-150 мкм, разброс толщины по пластине впределах 2 мкм, а также высокое качество обработанной поверхности споказателем шероховатости около 2 нм при сохранении целостностипластины.4.

Решена задача разделения на кристаллы СВЧ МИС на гетероструктурахAlGaN/GaN, изготовленных на приборных пластинах сапфира и карбидакремния, с выходом годных не уступающим существующим показателямдля планарных изделий микроэлектроники.5. Показано отсутствие влияния на электрофизические параметры СВЧ МИСразработанных технологических процессов разделения на кристаллыСВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN, изготовленных на приборныхпластинах сапфира и карбида кремния.Полученные результаты можно рекомендовать принять к сведению припроектировании изделий СВЧ электроники в части расчетов рабочиххарактеристик приборов применительно к конечной толщине подложки, а,следовательно, и к конечной толщине СВЧ МИС, что в свете продолжающейсяминиатюризации электронных компонентов при неизменном сохранении ихкачества и надежности, представляется актуальным.Указанный допустимый диапазон конечной толщины подложкиприборных пластин сапфира и карбида кремния справедлив для определенныхзначений рабочей температуры СВЧ МИС, а также диаметра пластины итолщины выращенного слоя GaN.

При изменении указанных величиндопустимый диапазон конечной толщины подложки приборных пластинзакономерно может изменяться, что следует принимать во внимание.Разработанные технологические процессы разделения на кристаллыСВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN, изготовленных на приборныхпластинах сапфира и карбида кремния, могут быть использованы впроизводствесовременныхСВЧ МИСнаосновенитридныхнаногетероструктур, что с учетом малой ширины реза и высокого выходагодных, способно дать большее количество кристаллов с пластины, а,следовательно, понизить себестоимость отдельной СВЧ МИС.Перечисленные преимущества разработанных в данной диссертациирешений могут значительно расширить возможности технологических системпроизводства и повысить качество продукции в области СВЧ электроники наоснове нитридных наногетероструктур.28Автор выражает глубокую благодарность директору физико-технологическогоинститута, доктору технических наук, профессору Кондратенко Владимиру Степановичу,под руководством которого осуществлялась резка приборных пластин сапфира на кристаллытрехмерных СВЧ МИС в Московском технологическом университете.СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИв журналах, рекомендованных ВАК РФ:1.

Гамкрелидзе С.А., Кондратенко В.С., Стыран В.В., Трофимов А.А., Щаврук Н.В. «Влияниеметодов резки приборных пластин сапфира и карбида кремния на технико-эксплуатационныепараметры монолитных интегральных схем» // Приборы, 2017 , № 1, с. 43-502. Гамкрелидзе С.А., Кондратенко В.С., Стыран В.В., Трофимов А.А., Щаврук Н.В. «Изучениевлияния разработанных базовых технологических маршрутов резки приборных пластинсапфира и карбида кремния на выход годных нитридных СВЧ МИС» // Успехи прикладнойфизики, 2017, № 1, с. 80-853. Трофимов А.А. "Оптимизация толщины подложки приборных пластин сапфира и карбидакремния" // Нано- и микросистемная техника, 2017, № 4, с.

219-2264. Щаврук Н.В., Редькин С.В., Трофимов А.А., Иванова Н.Е., Скрипниченко А.С., КондратенкоВ.С., Стыран В.В. «Разделение приборных пластин из твердого материала на кристаллы» //Нано- и микросистемная техника, 2017, том 19, № 5, с. 317-3205. Трофимов А.А. «Защита нитридных СВЧ МИС на пластине для операций шлифования,полирования и резки на кристаллы» // Приборы, 2017, № 5, с. 37-436. Щаврук Н.В., Редькин С.В., Трофимов А.А., Иванова Н.Е., Скрипниченко А.С., КондратенкоВ.С., Стыран В.В. «Разделение высокотвердых полупроводниковых пластин сапфира намонолитные интегральные схемы методом лазерного управляемого термораскалывания» //Микроэлектроника, 2017, т.