Заключение организации (Технология разделения на кристаллы сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурах AlGaNGaN)

Выписка из протокола № 10 заседания Ученого совета Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники Российской академии наук 23 ноября 2016 г. Присутствовали; доктора наук: Гамкрелидзе С.А., Галиев Г.В>., Мальцев П.П„ Алешин А.Н.; кандидаты наук: Пономарев Д.С,, Хабибуллин Р.А., Гнатюк Д.Л,, Павлов АЛО. Всего: 8 человек из 11 членов Совета. Председатель: Научный руководитель ИСВ~1ПЭ РАН, д.т.н.

Мальцев П.П. Ученый секретарь: к.ф-м.н. Хабиоуллин Р.А. Повестка днец 2. Доклад соискателя Трофимова Александра Александровича о результатах диссертационной работы «Технология разделения на кристаллы сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурах А1С>аХ%аМ», выполненной в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте сверхвысоко частотной полупроводниковой электроники Российской академии наук и представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.0б — «Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники». Докладчик: младший научный сотрудник ИСВЧПЭ РАН Трофимов А.А. Слуп1али: Ио 2-му пункту повестки дня Младший научный сотрудник Трофимов А,А.

сделал доклад, в котором была дана краткая характеристика научно-технических результатов, полученных в рамках выполнения диссертационной работы. Данная работа посвящена решению задач, связанных с проблемами качества разделения приборных пластин на кристаллы сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурах А!баХЖаМ со сложными конструктивными особенностями. В работе разрабатывался технологический процесс разделения на кристаллы трехмерных СВЧ МИС на гетероструктурах А1баХ/баХ изготовленных на приборных пластинах сапфира и карбида кремния с выходом годных, не уступающим существующим показателям для планарных изделий микроэлектроники.

Актуальность темы При разработке и изготовлении полупроводниковых изделий важным этапом, предшествующем выходу конкурентоспособной продукции на рынок, является разделение приборных пластин на отдельные кристаллы, каждый из которых несет в себе готовое изделие.

Результатом использования групповых методов обработки приборной пластины прн изготовлении полупроводниковых изделий по планарной технологии является наличие на одной пластине сотен однотипных приборов, которые перед сборкой их в корпус необходимо отделить друг от друга. Такая пластина, поступившая на операцию резки на отдельные кристаллы, содержит в себе существенные трудовые и материальные затраты и. как следствие, обладает высокой стоимостью. Это обстоятельство определяет важное место операции резки как отдельной стадии жизненного цикла продукции во всей последовательности технологических операций.

Существующие методы разделения приборных пластин на отдельные кристаллы достаточно хорошо изучены в России и за рубежом применительно к кремниевым ~%) и арсенидгаллиевым (СаАз) материалам, а в современной развивающейся СВЧ электронике на основе нитридных гетероструктур используются в качестве подложек приборные пластины из сапфира и карбида кремния, которые обладают высокой твердостью и хрупкостью.

Кроме того, наличие на данных пластинах большого количества трехмерных СВЧ МИС, обладающих сложными конструктивными особенностями, вынуждает учитывать данный факт применительно к известным на сегодняшний день методам разделения сапфира и карбида кремния. В настоящее время с появлением таких трехмерных СВЧ МИС на нитридных гетероструктурах для их дальнейшего применения и распространения остро встал вопрос разработки технологии разделения готовых приборных пластин с изготовленными на них такими изделиями, которая обеспечивала бы максимальный выход годных не хуже, чем существующие технологии разделения кремниевых и баАз пластин, была высокопроизводительна и экономически выгодна.

11оэтому возникает задача перед предприятиями отрасли по завершению технологического цикла, а именно разделению данных пластин на готовые СВЧМИС и пригодные для последующего корпусирования и применения в военно-промышленном комплексе и народном хозяйстве Российской Федерации. Таким образом, разработка технологии разделения на кристаллы сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурах А1СаЖ!баЫ с целью повышения эффективности и качества резки является актуальной задачей в современной технологии производства нитридных СВЧ МИС. Научная новизна и достоверность полученных результатов Научная новизна работы заключается в следующем: 1.

предложена методика, позволяющая определить диапазон конечных толщин подложки для кристаллов сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурах А!баХ%аХ на основе компьютерного моделирования и математических расчетов тепловыделения приборов и деформации пластины вследствие внутренних напряжений; 2. предложен метод, позволяющий обеспечить надежную защиту сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурах А1баМЖаМ со сложными конструктивными особенностями; 3. разработан технологический процесс разделения на кристаллы интегральных схем на сверхвысокочастотных монолитных гетероструктурах АЮаХЖаХ. Достоверность результатов работы базируется на анализе литературных источников по теме диссертации, обеспечивается применением математических моделей и компьютерного моделирования с использованием известных программ и формул, выполнением эксперимен сальных работ, сравнением теоретических и экспериментальных результатов, а также апробацией результатов исследования на практике, Полученные в работе результаты и выводы не противоречат ранее известным данным, неоднократно апробированы на международных и отечественных конференциях и научных семинарах, Достоверность выводов следует из согласия экспериментальных данных с теоретическими расчетами и современными знаниями.

Научнью положении, выносимые иа защиту 1. на основе расчета распределения температуры кристалла и упругих напряжений определен допустимый диапазон конечных толщин пОдлОжки для кристаллОв сверхвысокочастотных мОнОлитных интегральных схем на гетероструктурах А1баХ/баХ, позволяющий обеспечить эффективное теплоотведение при работе отдельного кристалла и сохранение целостности пластины при последователыюсти операций разделения на кристаллы; 2.

применение метода защиты сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурах А1СаМбаХ со сложными конструктивными особенностями за счет использования температурно совместимых полимеров обеспечивает однородность планаризирующей плоскости и химическую инертность при последовательности операций разделения на кристаллы; 3. применение установленных режимов одностороннего шлифования и полирования свободным абразивом обратной стороны пластин, содержащих сверхвысокочастотные монолитные интегральные схемы на гетероструктурах А! баХ/ОаМ, обеспечивает, при достижении рекомендованного диапазона конечных толц1ин, разброс толщины по пластине в пределах 2 мкм, а также высокое качество обработанной поверхности с показателем шероховатости около 2 нм при сохранении целостности пластины; 4.

применение разработанного технологического процесса разделения на кристаллы сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурах А1баХ/(за обеспечивает выход годных кристаллов нс менее 92'.4 при сохранении электрофизических параметров приборов. Научная и практическая значимость работы Исследованы зависимости температуры работающего СВЧ прибора от толщины приборной пластины и упругие напряжения, возникающие из-за рассогласования кристаллических решеток баХ и подложки„в результате чего обоснован выбор допустимого диапазона конечной толщины для приборных пластин сапфира и карбида кремния с изготовленными на них трехмерными СВЧ МИС на гетероструктурах А1ОаХ/баМ, при котором обеспечивается эффективное теплоотведение при работе отдельного кристалла и сохранение целостности пластины при последовательности операций разделения на кристаллы.

Предложен метод защиты СВЧ МИС на гетероструктурах Л1баМ/баХ со сложными конструктивными особенностями при операциях шлифования, полирования и резки приборных пластин сапфира и карбида кремния на отдельные кристаллы, который обеспечивает защиту СВЧ МИС, изготовленных на пластине, с учетом их особенностей, однородность планаризирующей плоскости, необходимую стабильность и химическую инертность, обладает гибкостью применения, а также соответствует современным ключевым требованиям для приклеивания приборных пластин на диск-носитель для последующих операций шлифования и полирования.