Диссертация (1091353), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Вследствие того, что каждыйотдельныйпроизводственныйпроцессповышаетрисквозникновения дефектов, повышение окончательного выходагодных кристаллов в настоящее время актуальная задача [60]; тепловыделениеприбора,какнеизбежныйвопрос,возникающий вследствие уплотнения структуры; сложность конструкции, влекущая за собой дополнительныетрудности в последующих процессах; отсутствие стандартов, обусловленное развитием данногонаправления в настоящее время.Технология с использованием нитрида галлия представляется наиболееперспективной [61].

Такие МИС могут работать при гораздо более высокихтемпературах и напряжениях.65Выводы и постановка задачиРазделение приборных пластин на отдельные кристаллы являетсяодним из завершающих этапов в изготовлении полупроводниковыхприборов, что определяет важную роль этой операции в технологическомцикле.СовременнаятехнологияСВЧэлектроники,основаннаянаиспользовании нитридных структур, постепенно приходит на сменуклассическим технологиям на основе кремния и арсенида галлия.РазвитиетехнологииСВЧприборовнаширокозонныхполупроводниковых материалах в последнее время привело к существеннымпрактическим результатам и освоению мощных СВЧ транзисторов и МИС нанитриде галлия.

В настоящее время подложками для СВЧ транзисторов иМИС на основе нитрида галлия служат, как правило, сапфир и карбидкремния, что требует поиска новых методов обработкии модернизациистарых технологий [62].Эти материалы чрезвычайно устойчивы к агрессивным воздействиямокружающей среды, таким как высокая температура и радиация, чтообуславливает их применение в изготовлении МИС для космическойпромышленности, атомной энергетики и военного применения.Однако оборотной стороной высокой устойчивости данных материаловкразличнымвоздействиямявляетсяиххимическаяинертностьимеханическая стойкость, что влияет на сложность их обработки впроизводстве МИС. Подложки из сапфира и карбида кремния по своейтвердости не намного уступают алмазу и при этом являются также ихрупкими.

Этим обуславливаются различные дефекты, возникающие приразделении приборных пластин с такими структурами на отдельныекристаллы.Кроме того, при обработке и резке приборных пластин из сапфира икарбида кремния с изготовленными на них сверхвысокочастотными66монолитными интегральными схемами на гетероструктурах AlGaN/GaNнеобходимо учитывать особенности таких МИС, которые в настоящее времянедостаточно изучены и способны оказать влияние на конечный результатпри разделении пластины на кристаллы. К таким особенностям относятсянапряжения,вызванныерассогласованиемкристаллическихрешетокматериала подложки и выращенного слоя GaN, которые требуется учитыватьпри шлифовании и полировании подложки, так как такие напряжения приуменьшении толщины подожки затрудняют работу с пластиной и повышаютрискфизическогоразрушенияприборнойпластины.Крометого,характерные конструктивные свойства трехмерных СВЧ МИС на нитридныхгетероструктурах определяют высоту изделий на пластине (до 15-20 мкм), а,следовательно, и комплекс мер по защите «лицевой» поверхности пластины втечение операций подготовки пластины к резке на отдельные МИС инепосредственно самой резки.Традиционно резке приборных пластин на отдельные кристаллыпредшествуют операции шлифования и полирования обратной стороныподложки с целью уменьшения ее толщины.В случае с твердыми и хрупкими материалами, такими как сапфир икарбид кремния, а также, принимая во внимание особенности современныхСВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN, изготовленных на них, операциишлифования и полирования обратной стороны таких пластин требуют к себеповышенного внимания и не позволяют применить существующуютехнологию утонения напрямую, без учета свойств обрабатываемогоматериала и характерных особенностей изготовленных приборов, так какповышается риск повреждения МИС либо вообще физического разрушенияпластины.

Решения для операций приклеивания, шлифования и полированияпластин с такими СВЧ МИС на них отличаются от решений принятых дляпластин,содержащихсветоизлучающие диоды.планарныеизделия,такиекак,например,67Существующие методы разделения приборных пластин на отдельныекристаллыдостаточнохорошоизученывРоссииизарубежомприменительно к кремниевым (Si) и арсенидгаллиевым (GaAs) материалам[23, 63, 64]. В современной развивающейся СВЧ электронике на основенитридных гетероструктур используются в качестве подложек приборныепластины из сапфира и карбида кремния, которые обладают высокойтвердостью и хрупкостью.

Кроме того, наличие на данных пластинахбольшого количества трехмерных СВЧ МИС вынуждает учитывать данныйфакт применительно к известным на сегодняшний день методам разделениясапфира и карбида кремния. Данное обстоятельство связано с малымраспространением технологии обработки таких пластин в совокупности сготовыми 3D СВЧ МИС на них ввиду относительной новизны задачи.В основном разделение твердых и хрупких материалов, таких каксапфир и карбид кремния, представлено методами на основе применениялазеров или дисков с алмазной режущей кромкой [14, 24, 25, 28, 65].Известентакжезаключающийсяспособврезкиприменениипластинметодаизхрупкихлазерногоматериалов,управляемоготермораскалывания [33].В то же время в проанализированной литературе и научныхисследованиях не обнаружено работ, в которых просматривались быподходыкразделениюсформированныминапластиннихсапфираикарбидасверхвысокочастотнымикремниясомонолитнымиинтегральными схемами на гетероструктурах AlGaN/GaN на отдельныекристаллы.Многообразие изученных автором методов резки твердых и хрупкихприборных пластин свидетельствует о том, что в настоящее времяотсутствует единая устоявшаяся концепция разделения таких пластин накристаллы в целом и с наличием на пластине СВЧ МИС на гетероструктурахAlGaN/GaNопределяетсявчастности.скорееегоПрименениекаждогодоступностьюдляконкретногопотребителя,методанежели68достоинствами и недостатками, которые присутствуют у каждого отдельновзятого метода.В России такими наиболее доступными и широко применяемымиметодами являются резка дисками с алмазной механической кромкойвследствие своей универсальности к материалу подложек и относительнойпростоты, а также лазерное управляемое термораскалывание вследствиеобеспечения высокого качества кромки разделенных кристаллов приправильно подобранных режимах разделения.В настоящее время с появлением сверхвысокочастотных монолитныхинтегральных схем на гетероструктурах AlGaN/GaN для их дальнейшегоприменения и распространения остро встал вопрос разработки технологииразделения готовых приборных пластин с изготовленными на них такимиизделиями, которая обеспечивала бы максимальный выход годных икачество готовой продукции не хуже, чем существующие технологииразделениякремниевыхиGaAsпластин,иприэтомбылавысокопроизводительна и экономически выгодна.Поэтомувозникаетзадачапередпредприятиямиотраслипозавершению технологического цикла, а именно разделению на кристаллысверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурахAlGaN/GaN, изготовленных на приборных пластинах сапфира и карбидакремния, пригодные для последующего корпусирования и применения ввоенно-промышленном комплексе и народном хозяйстве РоссийскойФедерации.При разработке и изготовлении прототипов 3D СВЧ МИС вИСВЧПЭ РАН оставался актуальным вопрос разделения пластины наотдельные кристаллы.

Для разделения приборных пластин сапфира и карбидакремния на отдельные СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN в работенеобходимо решить следующие задачи:1. Установить для приборных пластин сапфира и карбида кремния сизготовленными на них СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN69допустимые границы конечной толщины, которые обеспечиваютэффективное теплоотведение при работе отдельного кристалла исохранение целостности пластины в течение обработки.2.Разработатьрешениегетероструктурахособенностями,длянадежнойAlGaN/GaNприкоторомсозащитыСВЧсложнымиобеспечиваетсяМИСнаконструктивныминадежнаязащитаприборов в течение последующих операций шлифования, полированияи резки на отдельные кристаллы.3. Экспериментально установить режимы одностороннего шлифования иполирования свободным абразивом обратной стороны приборныхпластин сапфира и карбида кремния, содержащих СВЧ МИС нагетероструктурах AlGaN/GaN, обеспечивающие высокое качествообработанной поверхности при сохранении целостности пластины.4.

Характеристики

Список файлов диссертации