Способ доводки ориентации пластин полупроводниковых и оптических материалов



Способ доводки ориентации пластин полупроводниковых и оптических материалов
Способ доводки ориентации пластин полупроводниковых и оптических материалов

 


Владельцы патента RU 2411606:

Учреждение Российской академии наук Институт кристаллографии имени А.В. Шубникова РАН (RU)

Изобретение относится к способам разделения монокристаллов на пластины, которые в дальнейшем применяются для изготовления подложек, используемых в производстве различных оптоэлектронных элементов и устройств. Сущность изобретения: в способе доводки ориентации пластин полупроводниковых и оптических материалов в процессе резки монокристаллов на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой планшайба, закрепляемая на шпинделе привода вращения кристалла, выполнена сборной с возможностью плавного поворота вокруг оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях с фиксацией, что позволяет проводить резку монокристаллических цилиндров на пластины с точностью до 1 угловой минуты. Способ предназначен для удобной плавной доводки ориентации резаных пластин с точностью до 1 угловой минуты при разрезании кристаллографически ориентированных цилиндров на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой с вращением цилиндров вокруг своей оси в процессе резки. 2 ил.

 

Изобретение относится к области производства подложек из монокристаллов полупроводниковых и оптических материалов (карбид кремния, сапфир и др.), а именно для разделения монокристаллов в виде кристаллографически ориентированных цилиндров на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой, которые в дальнейшем применяются для изготовления подложек, используемых в производстве различных оптоэлектронных элементов и устройств.

В последнее время технические требования к кристаллографической ориентации подложек карбида кремния и сапфира, используемых в производстве эпитаксиальных структур для оптоэлектроники, резко возросли и достигли уровня 3-х угловых минут. Для выполнения таких требований торцевые поверхности исходных монокристаллических цилиндров, предназначенных для резки на пластины, выводятся на плоскошлифовальном станке с точностью до 1 угловой минуты.

Известные способы резки монокристаллов на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой [1-4] не обеспечивают такую точность ориентации резаных пластин, в связи с этим перед двухсторонней шлифовкой пластин требуется доводка резаных пластин с выводом требуемой кристаллографической ориентации с точностью до 1 угловой минуты на плоскошлифовальном станке.

Наиболее близким способом к предлагаемому и принятым за прототип является способ разделения монокристаллов на пластины [1], заключающийся в том, что монокристаллические цилиндры режут на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой с вращением кристалла вокруг своей оси в процессе резания.

Вариант резки цилиндра на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой на станках типа Алмаз-6 и Алмаз-11 показан на фиг.1. Монокристаллический цилиндр наклеивается одним из торцов на металлический столик, который закрепляется 4-я болтами на планшайбе шпинделя привода вращения и перемещения кристалла. Цилиндр подводится свободным торцом под плоскость резания вращающегося отрезного круга и выполняется отрезание контрольной пластины от цилиндра. На рентгеновском дифрактометре проводится проверка разориентации контрольной пластины от заданной кристаллографической ориентации в двух взаимно перпендикулярных направлениях (обычно параллельно и перпендикулярно базовому срезу цилиндра) с указанием на ней величин и направлений разориентации. Разориентация контрольной пластины обычно превышает требуемую на несколько угловых минут в каждом направлении из-за имеющихся радиальных и осевых биений приводов вращения, погрешностей при изготовлении планшайбы и столика, загрязнений их контактных поверхностей, неравномерности толщины слоя клея. Проводится расчет величины и направления результирующего изменения оси вращения цилиндра с переносом результата на торец цилиндра. Для доводки ориентации на станок устанавливают стойку с индикатором и замеряют величину осевого биения поверхности торца цилиндра на его краях в 4-х точках соответственно направлениям разориентации при его вращении вокруг оси привода. Рассчитывают толщину прокладки-вкладыша, которую требуется вставить в определенное место с краю между контактными поверхностями планшайбы и столика. При диаметре контактной поверхности столика ~60 мм толщина прокладки-вкладыша составит ~20 мкм в расчете на поправку 1 угловой минуты. Работать с прокладками-вкладышами такого порядка толщины крайне неудобно. Подобрав прокладки в соответствии с имеющейся разориентацией (обычно в качестве прокладок-вкладышей используют одну или несколько прокладок из выпускаемых промышленностью наборов щупов или концевых мер), ослабляют болты крепления столика к планшайбе, устанавливают в нужное место прокладку-вкладыш, зажимают болты и вновь замеряют величину осевого биения поверхности торца цилиндра. Сравнив величину осевого биения поверхности торца цилиндра в 4-х точках соответственно направлениям разориентации до и после установки прокладки-вкладыша проверяют правильность введения величины и направления поправки разориентации, после чего выполняют отрезание второй контрольной пластины. Убедившись в соответствии разориентации контрольной пластины заданной кристаллографической ориентации в двух взаимно перпендикулярных направлениях проводят дальнейшую резку цилиндра на пластины.

Недостатком этого способа является сложность получения резаных пластин с точностью 1÷3 угловые минуты.

Задачей настоящего изобретения является создание способа удобной плавной доводки ориентации резаных пластин с точностью до 1 угловой минуты при разрезании кристаллографически ориентированных цилиндров на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой с вращением цилиндров вокруг своей оси в процессе резки

Техническое решение поставленной задачи достигается тем, что планшайба, закрепляемая на шпинделе привода вращения кристалла, выполнена сборной с возможностью плавного поворота вокруг оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях с фиксацией.

Предлагаемый вариант резки цилиндра на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой показан на фиг.2. После отрезания контрольной пластины от цилиндра и проверки ее разориентации от заданной кристаллографической ориентации в двух взаимно перпендикулярных направлениях с указанием на ней величин и направлений разориентации устанавливают стойку с индикатором и замеряют величину осевого биения поверхности торца цилиндра на его краях в 4-х точках соответственно направлениям разориентации. Затем ослабляют зажим 6 планшайбы и пару котировочных винтов 7, расположенных напротив друг друга в одном из направлений разориентации и заворачивая соответствующий юстировочный винт с контролем по индикатору проводят изменение оси вращения цилиндра в этом направлении до требуемого значения, после чего заворачивают второй юстировочный винт до касания планшайбы. Аналогичную операцию выполняют в перпендикулярном направлении второй парой юстировочных винтов, после чего фиксируют планшайбу зажимом. Выполняют отрезание второй контрольной пластины. Убедившись в соответствии разориентации контрольной пластины заданной кристаллографической ориентации в двух взаимно перпендикулярных направлениях проводят дальнейшую резку цилиндра на пластины.

Пример реализации способа.

Монокристаллический цилиндр карбида кремния ориентации (0001) диаметром 50,8 мм разрезался на станке типа Алмаз-6 с устройством вращения кристалла в процессе резания и установленной сборной планшайбой на пластины толщиной 800 мкм с разориентации в направлении <10-10> "m", равной - 12±3 угловых минуты, а в направлении <11-20> "а", равной - 0±3 угловых минуты. Контроль разориентации поверхности резаных пластин на рентгеновском дифрактометре типа ДРОН-2 подтвердил соответствие разориентации пластин требуемым значениям.

Проведенная серия испытаний способа доводки ориентации поверхности карбид кремниевых и сапфировых резаных пластин при изготовлении подложек ориентации (0001) с точностью разориентации не более 3 угловых минут диаметром 50,8; 76,2 и 100 мм подтвердила промышленную применимость предлагаемого способа.

Аналоги изобретения

1. Запорожский В.П., Лапшинов Б.А. Обработка полупроводниковых материалов. М.: Высшая школа, 1988, стр.34-62.

2. Никифорова-Денисова С.Н. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. Кн. 4, «Механическая и химическая обработка». М.: Высшая школа, 1989, стр.3-24.

3. Станок резки полупроводниковых материалов "Алмаз-6". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1988 г.

4. Станок резки полупроводниковых материалов "Алмаз-11". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1988 г.

Способ доводки ориентации пластин полупроводниковых и оптических материалов, заключающийся в том, что в способе резки монокристаллов на пластины алмазными кругами с внутренней режущей кромкой планшайба, закрепляемая на шпинделе привода вращения кристалла, выполнена сборной с возможностью плавного поворота вокруг оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях с фиксацией, что позволяет проводить резку монокристаллических цилиндров на пластины с точностью до 1 угловой минуты.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к полной активации доноров и акцепторов при условии полного устранения остаточных дефектов.

Изобретение относится к технологиям изготовления микроструктурных устройств и полупроводниковых приборов и может быть использовано для формирования висящих конструкций, таких как мембраны, консоли, кантилеверы и других, на базе которых изготавливают многоэлементные микромеханические преобразователи (ММП).
Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в микроэлектронике и оптике при производстве пластин из полупроводниковых и оптических материалов, особенно из материалов с повышенной твердостью и хрупкостью, например из сапфира.

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к способам приготовления атомно-гладких поверхностей полупроводников. .
Изобретение относится к области изготовления оптических элементов и может быть использовано в инфракрасной технике. .
Изобретение относится к электронной промышленности. .

Изобретение относится к производству изделий электронной техники и может быть использовано, например, на операциях очистки полупроводниковых пластин с помощью щеток и мегазвука.

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано при изготовлении пластин из слитков или булей монокристаллов, например, сапфиров. .

Изобретение относится к электронной промышленности, а именно к фотошаблонным заготовкам (ФШЗ), предназначенным для формирования рисунка микроизображения при изготовлении интегральных схем.

Изобретение относится к технике полупроводникового производства и может быть использовано для формирования многоуровневых межсоединений СБИС, в частности, для планаризации поверхности межслойного диэлектрика, межуровневого диэлектрика, для получения вертикальных проводников, диффузионно-барьерных слоев и адгезионных слоев на операциях подготовки поверхности пластин, например, при химико-механической полировке с последующей отмывкой их (гидромеханической, мегазвуковой и др.).
Изобретение относится к области обработки полупроводниковых материалов, а именно к химико-механическим способам полирования полупроводников
Изобретение относится к области полупроводниковой опто- и микроэлектроники

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении микромеханических гироскопов для измерения угловой скорости

Использование: для формирования сквозных отверстий или углублений в кремниевой подложке. Сущность изобретения заключается в том, что формирование сквозных отверстий в кремниевой подложке осуществляют путем размещения на кремниевой подложке алюминиевого образца с заданной формой поперечного сечения рабочей части образца, соответствующей форме формируемого в подложке отверстия, и высотой рабочей части образца, не меньшей толщины подложки, далее осуществляют нагрев подложки с размещенным на ней алюминиевым образцом до температуры эвтектики, равной 570±10°С, обеспечивая высокоскоростную диффузию атомов кремния в алюминиевый образец, выдерживают подложку с алюминиевым образцом при температуре эвтектики не менее 10 минут, после чего охлаждают подложку с алюминиевым образцом до комнатной температуры. Технический результат: обеспечение возможности снижения рабочей температуры процесса, осуществление технологического процесса при атмосферной среде, исключение необходимости создания температурного градиента, а также увеличение диапазона размеров поперечного сечения отверстий. 2 ил.

Изобретение относится к лазерным методам резки пластин и может быть использовано в микроэлектронной промышленности для резки алмазных, карбидкремниевых, кремниевых и других подложек с изготовленными на них приборами. Технический результат - прецизионная лазерная резка без «выброса» и переосаждения материала подложек на сформированные приборы, стенки и окна технологической камеры. Способ лазерной резки алмазных подложек предусматривает фокусировку лазерного излучения на обрабатываемой поверхности в атмосфере в газовой смеси, содержащей соединения фтора, при этом химические реакции инициируются как за счет термических процессов диссоциации газовых компонент, так и за счет образования плазмы в атмосфере чистого фтора или чистого фтористого водорода при давлении от атмосферного до 1·•10-2 Торр. 1 ил.
Изобретение относится к области полупроводниковой опто- и микроэлектроники и может быть использовано в электронной промышленности для создания электронных приборов и фотопреобразователей на основе полупроводниковых гетероструктур. В способе предэпитаксиальной обработки поверхности подложки из германия операцию удаления с поверхности подложки слоя естественного окисла германия и операцию очистки поверхности подложки от неорганических загрязнений осуществляют в одну стадию на установке гидромеханической отмывки с использованием раствора NH4OH:H2O2:H2O=1:1:40 в течение 2÷5 минут при температуре 19-23оС. Операцию пассивации поверхности подложки не проводят. Изобретение позволяет сократить число стадий обработки подложки при одновременном улучшении качества ее поверхности.

Изобретение относится к способам доводки ориентации подложек из монокристаллических алмазов, предназначенных для эпитаксиального роста из газовой фазы монокристаллических алмазных пластин высокого структурного совершенства, используемых в производстве рентгеновских монохроматоров, приборов электроники, оптики. Сущность изобретения: в способе доводки ориентации алмазной монокристаллической подложки в процессе шлифовки и полировки, закрепляемой с помощью планшайбы на шпинделе устройства, выполненного сборным, с возможностью плавного поворота по нониусу вокруг оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях с фиксацией, корректировка угла разориентации ростовой поверхности с дифракционной плоскостью выполняется без съема кристалла на узком участке, площадь которого находится в пределах 1-5% от общей площади подлежащей доводке грани подложки, с использованием методов промежуточных измерений не требующих рентгеновской дифрактометрии и переполировки всей ростовой поверхности, что позволяет обеспечить лучшее качество, экономию времени и проводить доводку с точностью, определяемой ценой делений нониуса. Способ предназначен для повышения качества, экономии времени доводки ориентации ростовых поверхностей подложек для эпитаксии алмаза с точностью угла разориентации с дифракционной плоскостью 12 угловых минут (0,2 градуса), путем полирования на кромке подложки корректирующей площадки, доля которой в общей площади подлежащей доводке грани находится в пределах 1-5%. 1 табл., 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к технологии обработки алмаза и может быть использовано в микроэлектронной технике СВЧ. Способ обработки поверхности алмаза включает взаимное расположение в одной плоскости исходной поверхности алмаза и металлической поверхности из стали, обеспечение непосредственного контакта упомянутых поверхностей, термическую обработку исходной поверхности алмаза на заданную глубину, обеспечивающую заданную конечную поверхность алмаза, при этом предусматривающую нагрев упомянутых поверхностей до температуры образования эвтектического сплава железо - углерод, выдержку при этой температуре и естественное охлаждение, причем металлическую поверхность из стали берут с содержанием углерода 3,9-4,1 мас. %, с классом чистоты поверхности со стороны контакта упомянутых поверхностей не менее 12, контакт упомянутых поверхностей осуществляют по всей их поверхности либо локально согласно заданной конечной поверхности алмаза, нагрев упомянутых поверхностей осуществляют в среде азота или инертного газа при температуре 1090-1135°C, с заданной скоростью, выдержку при этой температуре осуществляют в течение времени, определяемого из выражения: tвыд=d/f(Т,(Nэс-Nс)), где d - заданная глубина термической обработки исходной поверхности алмаза, мкм, Nэс - содержание углерода в эвтектическом сплаве железо - углерод исходной поверхности алмаза и металлической поверхности из стали, мас. %, Nc - содержание углерода металлической поверхности из стали, мас. %, f(T,(Nэс-Nс)) - функция скорости термической обработки исходной поверхности алмаза на заданную глубину от температуры нагрева упомянутых поверхностей и разницы содержания углерода в эвтектическом сплаве железо - углерод и металлической поверхности из стали. Технический результат - повышение качества обработки путем снижения шероховатости поверхности алмаза. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 21 пр.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к устройствам для плазменного осаждения пленок, и может быть использовано для изготовления тонкопленочных солнечных элементов, фоточувствительных материалов для оптических сенсоров и тонкопленочных транзисторов большеразмерных дисплеев, для нанесения защитных покрытий. Технический результат - обеспечение возможности осаждать однородные функциональные слои тонкопленочных солнечных элементов большой площади. Для нанесения функциональных слоев тонкопленочных солнечных элементов используют газоразрядное устройство на основе низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа. Устройство содержит разделенные газовыми шлюзами две и более реакционные камеры с подвижной лентообразной подложкой и разрядные камеры с магнитопроводами, выполненные таким образом, что в каждой реакционной камере горит четыре и более плазменных витка низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа, охватывая лентообразную подложку, генерируя ионы и радикалы в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности подложки, и взаимно влияя друг на друга, приводя к выравниванию пространственного распределения плотности ионов и радикалов в реакционной камере и, соответственно, к осаждению однородных пленок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к способу обработки обратной стороны кремниевых подложек перед напылительными процессами. Техническим результатом изобретения является получение поверхности с хорошей адгезией к напыляемым металлам, равномерной по толщине, с отсутствием механических напряжений, трещин и сколов. Сущность способа обработки поверхности кремниевой подложки заключается в том, что на поверхность кремниевой пластины на расстоянии направляется струя частиц карбида кремния размерами не более 6 мкм при следующих технологических режимах: давление воздуха в сопле - 2,5±0,3 кг/см2, время - 5±0,1 минут и скорость вращения стола 20±4 об/мин. При этом поверхность имеет хорошие адгезивные свойства, разброс по толщине пластины не более 1,5±0,01 мкм и исключается возникновение микротрещин и механических напряжений, которые ухудшают качество поверхности. 4 пр.
Наверх