Диссертация (1091353), страница 15

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

Текст из файла (страница 15)

Скорость полирования возросла приблизительно до 3,5 мкм/час.Полирование при помощи алмазной суспензии предназначено для финишныхопераций при обработке твердых материалов, что дает существеннуюэкономию при обработке.Кроме того, при добавлении алмазного порошка в полировальнуюсуспензию SF1, мелкодисперсный аморфный оксид кремния, входящий всостав этой суспензии и при высыхании суспензии образующий кристаллы,работающие как абразивный материал при полировке, увлекает в себячастицы алмазного порошка. Тем самым алмазный порошок, связываясьмелкодисперсным аморфным оксидом кремния, образует своего родасвободно-связанный абразив, что положительно сказывается на качествеобрабатываемойповерхности,шероховатости (рис. 43).чтоподтверждаетсяизмерениями107Рисунок 43. Измерение шероховатости обработанной приборной пластиныкарбида кремния на длине 20 мкм.

Ra=2,04 нм.Таким образом, при односторонней обработке обратной стороныприборных пластин сапфира и карбида кремния с изготовленными на нихСВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN удалось добиться высокогокачества обработанной поверхности при соблюдении рекомендуемогодиапазона толщины пластины. Кроме того, разброс толщины по пластине непревышает 2 мкм [98].При обработке сапфира и карбида кремния абразивные суспензии сдобавлением алмаза в том или ином виде применяются во всем мире ввидуотсутствия альтернативы.

Однако, применение алмазных суспензий дляшлифованияиполированиявнастоящеевремяещеисследуется,предлагаются различные варианты использования алмаза в том числе отведущих зарубежных компаний. Так разработанный компанией DiamondInnovations (США) алмазный порошок HYPERION, предназначенный дляповышения качества обрабатываемой поверхности, при тестировании на108двухдюймовых пластинах сапфира и трехдюймовых пластинах карбидакремния обеспечил шероховатость обработанной поверхности 10 нм и 7 нмсоответственно при полировании в течение 90 минут [99].В России в 2013 году предприятие ЗАО «Светлана-Электронприбор»завершилоразработкубазовойтехнологииростамонокристалловполуизолирующего карбида кремния путем сублимации. Выращенныемонокристаллы обрабатываются на технологической линейке, состоящей изсамого современного импортного оборудования.

Исследования качестваполучаемых подложек, выполненные в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, показали,что по комплексу параметров подложки карбида кремния, изготовленныеЗАО «Светлана-Электронприбор» не уступают по качеству аналогичнойпродукции фирмы CREE (США) [100].Сравнительно недавно компания Logitech Ltd (Великобритания)представила новую установку Akribis, которую позиционировала какинновацию в шлифовании и полировании приборных пластин [101].

Этаполностью автоматическая установка предназначена для оптимизациипроцессов шлифования и полирования широкого ряда материалов и снижаетошибки, возникающие вследствие человеческого фактора.Компания Okamoto Corporation (Япония) в своем докладе о процессахутонениятвердыхвысокопрецизионнуюматериаловустановкупредставилашлифованияавтоматическуюGring-XSPL15Tпредназначенную для обработки сапфировых пластин диаметром до 4дюймов [102].Сравнение параметров обработки пластин сапфира и карбида кремнияи полученных результатов ЗАО «Светлана-Электронприбор», ИСВЧПЭ РАНи компаний Diamond Innovations (США), Logitech Ltd (Великобритания) иOkamoto Corporation (Япония) приведены в таблице 7.Как следует из таблицы 7, пластины, изготовленные ЗАО «СветланаЭлектронприбор» являются подложками без каких либо выращенныхструктур на них, что определяет традиционную толщину подложек (около109400 мкм) и позволяет обрабатывать такие подложки с применениемдвустороннего шлифования и полирования, которое несколько упрощаетзадачу получения высокого качества поверхности.В настоящей работе обрабатывались приборные пластины карбидакремния с изготовленными на них СВЧ МИС на гетероструктурахAlGaN/GaN, что определяло применение одностороннего шлифования иполирования, а также достижение рекомендованного диапазона толщиныподложки (110-150 мкм) на этапе утонения.Экспериментальноустановленныережимышлифованияиполирования, а также добавление алмазного порошка в полирующуюсуспензиюпозволилидобитьсявысокогокачествауступающего мировым достижениям ведущих компаний.поверхности,не110Таблица 7.Сравнение параметров обработанных пластин сапфира и карбида кремния.Наличие на пластине СВЧМИСМатериал пластиныТолщина пластины послеобработки, мкмРазмеры пластины, дюймТип шлифования иполированияШлифовальные абразивыРазмерность абразива, мкмПолировальные суспензииРазмерность абразива, мкмШероховатость поверхности,нмРазброс толщины попластине, мкмDiamondСветланаInnovationsЭлектронприбор(США)В диссертациибез МИСс МИСSiCSiC370±50—до 43сапфирOkamotoCorporation(Япония)без МИСсапфирSiCсапфир110-150801001702244двустороннеесмесь карбидакремния икарбида бора18-20Logitech Ltd(Великобритания)SiCодностороннее—карбид бора——15—алмазнаяHYPERION33не более 27не более 1—SF11,86смесьSF1 иАСМ1/01именее2,04SF12не более 2LogiPolалмазная3326—111ВыводыЭкспериментально установлены режимы одностороннего шлифованияи полирования свободным абразивом обратной стороны приборных пластинсапфираикарбидагетероструктурахкремнияAlGaN/GaN,сизготовленнымиобеспечивающиеСВЧ МИСвысокоенакачествообработанной поверхности при сохранении целостности пластины.Данные режимы обработки позволяют, соблюдая рекомендованный дляприборных пластин сапфира и карбида кремния с изготовленными на нихСВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN допустимый диапазон конечнойтолщины 110-150 мкм, получать обработанные приборные пластины сразбросом по толщине не превышающем 2 мкм с сохранением высокогокачестваобработкиповерхностиспоказателемшероховатостиоколо 2 нм [98], что является в настоящее время уровнем достиженийведущих мировых компаний, специализирующихся на шлифовании иполировании таких материалов как сапфир и карбид кремния.Выбранные режимы обработки в части распределения нагрузки ииспользованияабразивовснижаютрискфизическогоповрежденияприборной пластины в течение операций шлифования и полирования.112ГЛАВА 5.

РЕЗКА ПРИБОРНЫХ ПЛАСТИН САПФИРА И КАРБИДАКРЕМНИЯ С ИЗГОТОВЛЕННЫМИ НА НИХ СВЧ МИС НАГЕТЕРОСТРУКТУРАХ AlGaN/GaN НА ОТДЕЛЬНЫЕ КРИСТАЛЛЫ ИАНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОМПЛЕКСА РАЗРАБОТАННЫХ РЕШЕНИЙНА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ИЗДЕЛИЙВ настоящее время в зарубежной и отечественной электронике длярезки приборов на основе GaN на подложках из сапфира и карбида кремнияприменяются различные технологии [13, 103-111], что свидетельствует о том,что пока еще продолжается поиск оптимального решения, которое позволилобы экономично, качественно, быстро и просто осуществлять разделениеприборов на основе GaN на отдельные кристаллы. В основном все методыпредставлены либо резкой с использованием дисков с алмазной режущейкромкой, либо резкой с применением лазеров.В настоящей работе разработка технологических операций резки такихпластин производилась с использованием оборудования, которое с однойстороны широко применяется в исследовании и производстве отечественныхСВЧ приборов, как, например, установка дисковой резки, а с другой стороныимеет неоспоримое преимущество и перспективы применения, как установкалазерного управляемого термораскалывания.5.1.

Резка приборных пластин сапфира на кристаллы СВЧ МИСметодом лазерного управляемого термораскалыванияПри возникновении задачи резки приборных сапфировых пластин сизготовленными на них СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN, былапопытка применить классические методы резки пластин, принятые вмикроэлектронике: дисковую резку и лазерное скрайбирование.113На рисунке 44 представлены результаты резки тестовых пластинсапфира методом дисковой резки и лазерным скрайбированием.Установлено, что метод дисковой резки применительно к сапфировымпластинам приводит к существенным сколам, что объясняется механическойвибрацией режущего инструмента. Ширина дорожки реза по сколамдостигает 350 мкм.

Кроме того, при резке сапфировых пластин износ дисковс алмазной кромкой в несколько раз выше, чем при резке пластин карбидакремния.Применение лазерного скрайбирования для резки сапфировых пластинприводит к образованию «рваной» дорожки реза, что совершеннонеприемлемо, когда речь заходит о качественно изготовленных приборах.(а)(б)Рисунок 44. Результаты резки тестовых пластин сапфира диском с алмазнойрежущей кромкой (а) и лазерным скрайбированием (б).Преимущества технологии лазерного управляемого раскалывания и ееперспективное применение в производстве светоизлучающих диодов насапфировых пластинах обусловили решение применить этот метод резки дляразделения приборных пластин сапфира с изготовленными на них СВЧ МИСна гетероструктурах AlGaN/GaN на отдельные кристаллы.При адаптации технологии ЛУТ к различным изделиям электроники,изготовленных на различных приборных пластинах неизбежно возникали114некоторые сложности, решение которых нашло свое отражение в различныхнаучных статьях и диссертациях разных лет [32, 34, 35, 63, 112-118].В настоящей работе применение технологии лазерного управляемоготермораскалываниядляразделенияприборныхпластинсапфирасизготовленными на них СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaNосуществлено впервые, что также вызвало ряд проблем.С учетом особенностей изготовления приборных пластин сапфира дляСВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN с «воздушными мостами» былапроведена оптимизация подготовительных операций для резки методом ЛУТс целью повышения эффективности процесса лазерной резки сапфировыхприборных пластин с такими СВЧ МИС.

Резка приборных пластин сапфираметодом ЛУТ предъявляет ряд требований к подготовке пластины: полированная обратная сторона пластины; равнотолщинность пластины; дорожки реза должны быть свободны от меток и органическихпленок; пластину необходимо крепить на пленку-спутник; «лицевая» сторона пластины должна быть защищена полимером.При образовании трещины методом ЛУТ на не полированной пластине,достигнув обратной стороны пластины, трещина может развиваться далее впроизвольном направлении, чему способствует напряженность пластинывследствие выращенной гетероструктуры.Требование однородности по толщине связано, прежде всего, сфокусировкой лазера, а также с тем обстоятельством, что несмотря на то, чтометодом ЛУТ возможно резать сапфировые пластины различной толщины,для каждой толщины требуется корректировать режим резки.Поверхность дорожки реза не должна содержать металлических меток.В противном случае участок сапфира под металлической меткой будетнагреваться отлично от тех участков, где металл отсутствует, что вызоветнеравномерность термических напряжений.

Характеристики

Список файлов диссертации