Автореферат (1091351), страница 2
Текст из файла (страница 2)
выполненный врамках реализации государственного оборонного заказа.52. Технологический процесс разделения приборных пластин карбидакремния на кристаллы сверхвысокочастотных монолитных интегральныхсхем на гетероструктурах AlGaN/GaN с применением метода резкидисками с алмазной режущей кромкой использовался при выполненииПНИ «Разработка базовой технологии создания МИС усилителеймощностиималошумящихусилителейнанитридныхнаногетероструктурах для приемо-передающих модулей на частоту8-12 ГГц» по заказу Минобрнауки России (Соглашение о предоставлениисубсидии № 14.607.21.0011 от 05 июня 2014 г., уникальныйидентификатор проекта RFMEFI60714X0011), в рамках реализациифедеральной целевой программы «Исследования и разработки поприоритетнымнаправлениямразвитиянаучно-технологическогокомплекса России на 2014-2020 годы», утвержденными постановлениемПравительства Российской Федерации от 28 ноября 2013 г. № 1096.Научные положения, выносимые на защиту:1.
На основе расчета распределения температуры кристалла и упругихнапряжений определен допустимый диапазон конечных толщинподложкидля кристалловсверхвысокочастотныхмонолитныхинтегральных схем на гетероструктурах AlGaN/GaN, позволяющийобеспечить эффективное теплоотведение при работе отдельногокристалла и сохранение целостности пластины при последовательностиопераций разделения на кристаллы;2. Применение метода защиты сверхвысокочастотных монолитныхинтегральных схем на гетероструктурах AlGaN/GaN со сложнымиконструктивными особенностями за счет использования температурносовместимых полимеров обеспечивает однородность планаризирующейплоскости и химическую инертность при последовательности операцийразделения на кристаллы;3. Применение установленных режимов одностороннего шлифования иполирования свободным абразивом обратной стороны пластин,содержащих сверхвысокочастотные монолитные интегральные схемы нагетероструктурахAlGaN/GaN,обеспечивает,придостижениирекомендованного диапазона конечных толщин, разброс толщины попластине в пределах 2 мкм, а также высокое качество обработаннойповерхности с показателем шероховатости около 2 нм при сохранениицелостности пластины;4.
Применение разработанного технологического процесса разделения накристаллы сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем нагетероструктурах AlGaN/GaN обеспечивает выход годных кристаллов неменее 92% при сохранении электрофизических параметров приборов.Апробация работыОсновные положения, материалы и результаты диссертациидокладывались и обсуждались на следующих научно-техническихконференциях и научных сессиях:6 международных научно-технических конференциях INTERMATIC(МИРЭА 2015, 2016 гг.) 63-ей научно-технической конференции МИРЭА 2014 г; 3-ей, 5-ой и 6-ой научно-практических конференциях по физике итехнологии наногетероструктурной СВЧ электроники «Мокеровскиечтения» (НИЯУ «МИФИ», 2013, 2014, 2015 гг.).Публикации. Основные научные и практические результаты работыопубликованы в 13 печатных работах, включая 7 работ, опубликованных внаучных журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАКМинобрнауки РФ для публикации основных научных результатов диссертацийна соискание ученой степени доктора и кандидата наук.Личный вклад соискателя.Автором лично установлены допустимый диапазон конечных толщинподложки для кристаллов СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN,разработано решение для надежной защиты СВЧ МИС на гетероструктурахAlGaN/GaN со сложными конструктивными особенностями при операцияхшлифования, полирования и резки, экспериментально определены режимыодностороннего шлифования и полирования свободным абразивом обратнойстороныприборныхпластинсапфираикарбидакремния,содержащих СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN, выполнен анализвлияния разработанного технологического процесса разделения на кристаллысверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурахAlGaN/GaN на электрофизические параметры СВЧ МИС.
В работах,выполненных в соавторстве, соискатель принимал активное участие впостановке задач, выборе и обосновании методов их решения и интерпретацииполученных результатов.Объем и структура диссертационной работы.Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения исписка литературы. Общий объем диссертационной работы составляет 162страницы машинописного текста, включая 55 рисунков, 11 таблиц. Списокиспользуемых источников и литературы включает 125 наименований.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационнойработы, сформулирована цель, объект, предмет диссертации, ставятся задачи.Изложены научная новизна и практическая значимость диссертационнойработы, а также положения, выносимые на защиту.В первой главе «Анализ современного состояния технологииразделения приборных пластин на кристаллы» по отечественным изарубежным литературным источникам приводится обзор современногосостояния технологии разделения приборных пластин на кристаллы, а такжеосновных технологических операций, предшествующих резке.
Методыразделения приборной пластины на кристаллы классифицируются по способуобработки на две основные группы: механические (алмазное скрайбирование,резка дисками с алмазной режущей кромкой) и лазерные (лазерное7скрайбирование, лазерная абляция, технология «stealth dicing», технология«Laser MicroJet», лазерное управляемое термораскалывание). Многообразиеизученных автором методов разделения твердых и хрупких приборных пластинсвидетельствует о том, что в настоящее время отсутствует единая устоявшаясяконцепция разделения таких пластин на кристаллы.
Применение каждогоконкретного метода определяется скорее его доступностью для потребителя,нежели достоинствами и недостатками. В России такими наиболее доступнымии широко применяемыми методами являются резка дисками с алмазнойкромкой вследствие своей универсальности к материалу подложек иотносительной простоты, а также лазерное управляемое термораскалываниевследствие обеспечения малой ширины реза и высокого качества кромкиразделенных кристаллов при правильно подобранных режимах разделения.В настоящее время приборные пластины на основе сапфира и карбидакремния являются основой для производства радиационно-стойких СВЧ МИСна нитридных гетероструктурах. Однако оборотной стороной высокойустойчивости данных материалов к различным воздействиям является иххимическая инертность и механическая стойкость, что влияет на сложность ихобработки в производстве МИС. Традиционно резке приборных пластин наотдельные кристаллы предшествуют операции шлифования и полированияобратной стороны подложки с целью уменьшения толщины пластины, чтоположительно сказывается на теплоотведении работающего изделия, а такжеспособствует миниатюризации электронных компонентов.
В случае с твердымии хрупкими материалами, такими как сапфир и карбид кремния, а также,принимая во внимание сложные конструктивные особенности современныхСВЧ МИС, изготовленных на таких пластинах, операции шлифования иполирования обратной стороны таких пластин требуют к себе повышенноговнимания и не позволяют применить существующую технологию утонениянапрямую без учета свойств обрабатываемого материала и характерныхособенностей изготовленных приборов, так как повышается риск поврежденияМИС либо вообще физического разрушения пластины.В современных СВЧ МИС на основе нитридных гетероструктур частоеприменение при формировании межэлектрических соединений находиттехнология "воздушных мостов" высотой 2 мкм и толщиной 3 мкм, а такжесоздание «заземляющей плоскости» над лицевой поверхностью пластины с ужеизготовленными активными и пассивными СВЧ элементами поверх слояполимерного диэлектрика толщиной 10-15 мкм.
При этом заземлениесоответствующих элементов производится через отверстия в слое полимерногодиэлектрика, одновременно выполняющего роль защитной пассивации.Вследствие указанных особенностей современных СВЧ МИС, их общая высотаотносительно приборной пластины может достигать 20 мкм, чем обусловленоповышенное внимание к способам защиты МИС перед операциямишлифования, полирования и резки на кристаллы, которые отличаются отрешений принятых для пластин, содержащих планарные изделия, таких как,например, светоизлучающие диоды.8Схематичное изображение отдельного чипа современной СВЧ МИС нагетероструктурах AlGaN/GaN на сапфировой подложке с применениемтехнологии "воздушных мостов» и общего заземляющего контакта на лицевойповерхности МИС представлен на рис.
1.(а)(б)Рис. 1. Схема СВЧ МИС с «воздушным мостом» и общим заземляющимконтактом на лицевой поверхности (а) и фотография «воздушного моста»СВЧ МИС, сделанная при помощи растрового электронного микроскопа (б).Характерные конструктивные особенности, представленные на схеме,наглядно демонстрируют трехмерность (3D) изготовленных СВЧ МИС. Началоприменения трехмерных технологий в изготовлении МИС датируется 2011годом, и в настоящее время 3D МИС проектируются преимущественно сприменением кремниевых пластин, а усилия мирового научного сообществасосредоточенынапроблемахоптимизацииивоспроизводимостиразрабатываемой технологии. Среди актуальных проблем в технологии3D МИС на сегодняшний день отмечаются: выход годных кристаллов, вследствие того, что каждый отдельныйпроизводственный процесс повышает риск возникновения дефектов; тепловыделение прибора, как неизбежный вопрос, возникающийвследствие уплотнения структуры; отсутствиестандартов,обусловленноеразвитиемданногонаправления в настоящее время.В завершение первой главы, в результате проведенного анализаформулируются задачи диссертационной работы.Во второй главе «Определение границ конечной толщиныприборных пластин сапфира и карбида кремния с изготовленными на нихСВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN» при помощи компьютерногомоделирования и математических расчетов устанавливалась взаимосвязь междураспределением температуры кристалла СВЧ МИС в виде изоповерхностей дляразличных толщин и материалов подложек, а также теоретическирассчитывалась и экспериментально подтверждалась возрастающая приуменьшении толщины подложки величина прогиба пластины вследствиевнутренних напряжений в приборной пластине, вызванных рассогласованиемкристаллических решеток выращенного на подложке слоя GaN и самойподложки сапфира или карбида кремния.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
