Диссертация (1091353), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Общий объем диссертационной работы составляет 162страницы машинописного текста, включая 55 рисунков и 11 таблиц. Списокиспользуемых источников и литературы включает 125 наименований.Вовведениидиссертационнойобоснованаработы,актуальностьсформулированыцель,выбраннойобъект,темыпредметдиссертации, ставятся задачи. Изложены научная новизна и практическаязначимость диссертационной работы, а также положения, выносимые назащиту.В первой главе приводится анализ современного состояния технологииразделения приборных пластин на кристаллы по отечественным изарубежным литературным источникам. Приводится обзор современныхметодов резки приборных пластин на кристаллы, а также основныхтехнологических операций, предшествующих резке.

Рассмотрены основныеособенности современных монолитных интегральных схем на нитридныхгетероструктурах, изготовленных на приборных пластинах сапфира икарбида кремния. В завершение первой главы, в результате проведенногоанализа формулируются задачи диссертационной работы.16Вторая глава посвящена определению границ конечной толщиныприборных пластин сапфира и карбида кремния с изготовленными на нихСВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN, исходя из тепловыделенияприборов и деформации пластины вследствие внутренних напряжений.

Дляисследованияраспределениятемпературыприбораприменялоськомпьютерное моделирование, в результате чего получено трехмерноепредставлениераспределениятемпературыкристаллаввидеизоповерхностей для различных толщин и материалов подложек.Роль упругих напряжений в выращенном на подложке слое GaN,неизбежно возникающих из-за рассогласования кристаллических решетокGaN и подложки, при уменьшении толщины подложки возрастает.

Данныйаспект выражается в увеличении радиуса кривизны приборной пластины.Показано, что рассчитанные зависимости величины прогиба приборнойпластиныотостаточнойтолщиныподложкисогласуютсясэкспериментальными данными.Допустимый диапазон толщин приборных пластин сапфира и карбидакремнияопределялсяисходяизсовместногосравненияианализараспределения температуры кристалла СВЧ МИС от толщины подложки длясапфира и карбида кремния, а также зависимости прогиба приборныхпластин от толщины подложки.ВтретьейгетероструктурахглавепредложенAlGaN/GaNсометодзащитысложнымиСВЧМИСнаконструктивнымиособенностями при операциях шлифования, полирования и резки приборныхпластин сапфира и карбида кремния на отдельные кристаллы, которыйобеспечивает защиту СВЧ МИС, изготовленных на пластине, обладаетгибкостью применения, а также соответствует современным ключевымтребованиям для приклеивания приборных пластин на диск-носитель дляпоследующих операций шлифования и полирования.

Разработанное решениедля приклеивания приборных пластин сапфира и карбида кремния стрехмерными СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN на диск-носитель с17использованием температурно совместимых друг с другом защитногополимера WaferBOND CR-200 и клеящего адгезива Glycol Phtalate 0CON-324обеспечивает надежную защиту СВЧ МИС, однородность планаризирующейплоскости, необходимую стабильность и химическую инертность в течениеопераций шлифования и полирования при достаточной простоте примененияс использованием известного оборудования.Вчетвертойглавеэкспериментальноопределялисьрежимыодностороннего шлифования и полирования свободным абразивом обратнойстороны приборных пластин сапфира и карбида кремния с изготовленнымиСВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN.

Установленные режимыобработки позволяют, соблюдая рекомендованный для приборных пластинсапфира и карбида кремния с изготовленными на них СВЧ МИС нагетероструктурах AlGaN/GaN допустимый диапазон конечной толщины110-150 мкм, получать обработанные приборные пластины с разбросом потолщине не превышающем 2 мкм с сохранением высокого качестваобработки поверхности с показателем шероховатости около 2 нм, чтоявляется в настоящее время уровнем достижений ведущих мировыхкомпаний, специализирующихся на шлифовании и полировании такихматериалов как сапфир и карбид кремния.Пятая глава посвящена резке приборных пластин сапфира и карбидакремния на кристаллы СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN методамилазерного управляемого термораскалывания (ЛУТ) и дисковой резкисоответственно, а также анализу влияния комплекса разработанных решенийна электрофизические параметры изделий.

Показано, что выход годныхкристаллов СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN не уступаетсуществующим показателям для планарных изделий микроэлектроники. Врезультате анализа электрофизических параметров установлено отсутствиевлияния технологического процесса разделения на кристаллы СВЧ МИС нагетероструктурах AlGaN/GaN на параметры СВЧ МИС.18В заключении изложены основные результаты диссертационнойработы, которые включают в себя разработанные технологические операцииподготовки приборных пластин сапфира и карбида кремния к резке накристаллы СВЧ МИС, а также технологические операции резки, которыеобъединены в технологические процессы, повышающие эффективностьприменения существующих методов резки для приборных пластин сапфира икарбидакремниясосформированныминанихСВЧМИСнагетероструктурах AlGaN/GaN, что подтверждается анализом влиянияразделения приборных пластин сапфира и карбида кремния соответственнометодами ЛУТ и дисковой резки на выход годных и электрофизическиепараметры СВЧ МИС.Разработанные технологические процессы разделения на кристаллысверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на гетероструктурахAlGaN/GaN могут быть использованы в производстве современныхтрехмерных СВЧ МИС на основе нитридных наногетероструктур, что сучетом малой ширины реза и высокого выхода годных, способно датьбольшее количество кристаллов с пластины, а, следовательно, понизитьсебестоимость отдельной СВЧ МИС.Перечисленные преимущества разработанных в диссертации решениймогутзначительнорасширитьвозможноститехнологическихсистемпроизводства и повысить качество продукции в области СВЧ электроники наоснове нитридных наногетероструктур.Вместе с тем автор осознает, что выполненная работа не являетсяисчерпывающей относительно всех проблем, охватывающих разделение накристаллы СВЧ МИС на гетероструктурах AlGaN/GaN, изготовленных наприборных пластинах сапфира и карбида кремния, так как современныеСВЧ МИС постоянно совершенствуются, появляются новые особенности,которые неизбежно влекут за собой дополнительные трудности разделенияна отдельные кристаллы.19ГЛАВА 1.

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИРАЗДЕЛЕНИЯ ПРИБОРНЫХ ПЛАСТИН НА КРИСТАЛЛЫШирокое применение монолитных интегральных схем являетсяхарактерной чертой современного этапа развития СВЧ электроники.Применение технологии МИС позволило улучшить основные техническиепараметры радиоэлектронных средств, повысить их надежность, сократитьмассогабаритные характеристики и уменьшить стоимость при серийномпроизводстве.При разработке и изготовлении полупроводниковых изделий важнымэтапом, предшествующем выходу конкурентоспособной продукции нарынок, является разделение приборных пластин на отдельные кристаллы,каждый из которых несет в себе готовое изделие, будь то усилитель, антенна,монолитная интегральная схема или переключатель.

Исследователи иразработчики новых устройств еще на стадии проектирования приборовзакладывают те или иные характеристики изделия, которые в том числеоказывают влияние на операцию разделения приборных пластин, а,следовательно, и на качество конечного продукта.В случае с изделиями СВЧ диапазона новые устройства в настоящеевремяпроектируютсяпреимущественнонанитридныхнаногетероструктурах, подложками для которых являются твердые и хрупкиематериалы, такие как сапфир и карбид кремния.

Зачастую, при попыткеповысить удельную мощность СВЧ прибора, что неизбежно влечетувеличение количества тепла, выделяемого при работе изделия, разработчикистремятся существенно повысить также и эффективность теплоотвода откристалла,чтобыобеспечитьстабильностьпараметровработающегоустройства.На эффективность теплоотвода оказывает непосредственное влияниетолщина подложки готового изделия, что побуждает разработчиков припроектировании уменьшать ее до технологических пределов, которые на20текущий момент установлены имеющимся оборудованием и технологиейразделения приборных пластин.

А технологи в свою очередь стремятсяраздвинуть границы технологических пределов без потери качества,совершенствуя оборудование или оптимизируя имеющуюся технологию, ачаще работая над тем и другим одновременно.1.1. Операция резки приборных пластин на кристаллы и ее роль вмикроэлектроникеРезультатом использования групповых методов обработки приборнойпластины при изготовлении полупроводниковых изделий по планарнойтехнологии является наличие на одной пластине сотен однотипныхприборов, которые перед сборкой их в корпус необходимо отделить друг отдруга. Такая пластина, поступившая на операцию резки на отдельныекристаллы, содержит в себе существенные трудовые и материальные затратыи, как следствие, обладает высокой стоимостью.

Это обстоятельствоопределяет важное место операции резки во всей последовательноститехнологических операций.Операция резки приборных пластин на отдельные кристаллы какотдельная стадия жизненного цикла готовой продукции в общем маршрутеобработки пластин проводится на последнем этапе, непосредственно передпроцессом сборки и корпусирования готовых полупроводниковых изделий.Предназначение данной операции вытекает из ее названия и заключается вфизическом разделении полупроводниковой пластины, ее фрагментированиина отдельные малые по размерам кристаллы, каждый из которыхпредставляет собой практически готовое изделие. Разделение пластины наотдельные кристаллы осуществляется по специальным разделительнымдорожкам между топологией каждого кристалла.21Требования к качеству данной операции высоки.

Сложность иответственность разделения пластины на кристаллы обусловлена не толькотвердостью и хрупкостью материала подложки, но и тем, что на пластинеуже сформированы элементы и межэлементные соединения, повреждениекоторых приведет к браку.Поэтому для обеспечения качества готовой продукции к процессурезки предъявляются следующие требования: необходимостьточнойориентациилинииразделениямеждуплощадками, занятыми единичными структурами; обеспечениецелостностиэлементовиметаллизацииполупроводниковых изделий благодаря минимизации механическихнапряжений за линией реза; получение строго вертикальных плоскостей реза — боковых сторонкристаллов; сохранениеориентациираздельныхструктуриобеспечениевоспроизводимой точности размеров и форм, что важно дляавтоматической сборки; получение минимальной ширины реза для увеличения выхода структурс данной площади пластины.Требования,которыепредъявляютсяккристаллу,требования к операции резки пластин на кристаллы, а именно: высокий процент выхода годных кристаллов; высокая производительность оборудования; геометрическая точность кристаллов; низкий уровень сколов по краям кристаллов.формируют22Немаловажныпроизводительность,итакиекритерии,чтоопределяетсякакэкономичностьприменяемымдляиразделенияприборных пластин на отдельные кристаллы оборудованием.Таким образом, при проведении операции резки приборных пластин накристаллы необходимо принимать во внимание различные факторы,заложенные еще при проектировании новых полупроводниковых изделий, априразработкеследуетучитыватьвозможностиоборудованияисуществующей технологии разделения приборных пластин.1.2.

Характеристики

Список файлов диссертации