автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.14, диссертация на тему:Разработка технологии послеростовой обработки приборов на основе широкозонных полупроводниковых материалов



РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОСЛЕРОСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИБОРОВ НА ОСНОВЕ ШИРОКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.11 14 - Технология приборостроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2007

003066653

Работа выполнена в Московском государственном университете приборостроения и информатики

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор КОНДРАТЕНКО Владимир Степанович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор ВИГДОРОВИЧ Евгений Наумович

доктор технических наук, профессор СУШКОВ Валерий Петрович

Ведущая организация ОАО «Протон» (г. Орел)

Защита состоится 30 октября 2007 года в зале Советов в 12 часов на заседании диссертационного Совета Д212.119.01 при Московском государственном университете приборостроения и информатики по адресу 107846, г. Москва, ул. Стромынка, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПИ

Отзывы и замечания в одном экземпляре, заверенные печатью, просим направлять по адресу 107846, г Москва, ул. Стромынка, 20, Ученый Совет

Автореферат разослан 28 сентября 2007 года

Ученый секретарь диссертационного Совета, д. т н, профессор

В. В. Филинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы К широкозонным полупроводникам относятся материалы с шириной запрещенной зоны близкой или превышающей 2 3 эВ Материалы этой 1руппы, такие как нитриды алюминия, галлия, индия, карбид кремния и алмаз уникальны по своим свойствам Благодаря более высоким значениям таких параметров, как ширина запрещенной зоны, энергия связи и теплопроводность, а также максимальная рабочая температура и величина поля пробоя стали основой создания широкого спектра приборов высокотемпературной электроники Например, максимальная рабочая температура для приборов на базе БгС находится в пределах 730-1300С, что на 400С выше, чем у классических полупроводников В оптоэлектронике они просто незаменимы Излучатели и фотоприемники на их основе используются коротковолновом диапазоне видимого и ЦУ спектра и обеспечивают параметры, недостижимые другими материалами Алмаз, самый твердый из природных материалов, обладает рекордной теплопроводностью При отсутствии примесей алмаз является прозрачным во всем оптическом диапазоне от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной области Кроме того, алмаз химически нейтрален, устойчив в агрессивных средах, обладает высокой термической стойкостью и самой высокой радиационной стойкостью Беспримесный алмаз является хорошим диэлектриком, а при наличии легирующих примесей проявляет свойства полупроводника с высокой подвижностью носителей заряда

Технология производства приборов на основе широкозонных полупроводников в настоящее время является одной из самых интенсивно развиваемых во всем мире Российская промышленность может быть конкурентной на мировом рынке в технологических процессах подготовки подложек для эпитаксии широкозонных полупроводников или в послеростовых операциях - нанесения омических контактов, утонения - разделения подложек, корпусирования Российский опыт эпитаксиального выращивания подобных материалов носит лабораторный характер, получаемые структуры по соотношению цена/качество пока неконкурентоспособны Исключением является высокочистый алмаз, производство которого, от синтеза крупных (до 10 карат) монокристаллов и изготовления из них подложек до СУБ эпитаксии полупроводниковых алмазных структур, освоен ФГУ «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов» (ФГУ ТИСНУМ)

Таким образом, имея положительные результаты и права на интеллектуальную собственность российские предприятия вправе на равных претендовать на свою долю международного рынка широкозонных полупроводниковых материалов и приборов на их основе Их производство в России можно вывести на большие объемы в течение короткого времени,

закупая эпитаксиальные структуры за рубежом, а в России проводить послеростовые операции.

Исторически массовое производство приборов на широкозонных полупроводниках началось с нитридных светодиодов и транзисторов на сапфировых подложках. Сегодня сотни промышленных установок во всем мире производят эпитаксиальные гетер ос тру ктуры на основе нитридов алюминия, галлия, индия. Объемы годового выпуска светодиодов и транзисторов на сапфировых подложках составляют миллиарды штук в год. Поэтому развитие технологии нитридных приборов на сапфировых подложках особенно актуально.

Данная работа посвящена разработке элементов послеростовой технологии, в частности, операций утонения и разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами. Несмотря на то, что эта проблема разбивается на две задзчи: утонение и разделение, её необходимо решать комплексно в силу следующих факторов;

технологических: обе операции, по сути - механическая обработка, режимы каждой операции зависят Друг от друга;

экономических: в передел поступают заготовки максимальной стоимости, соответственно брак приносит максимальный ущерб, а эффективность операций позволяет значительно снизить стоимость продукции; функциональных: варьируя режимами обеих операций, можно добиваться различных параметров получаемых светодиодов.

Модель кристалла светодиода с критическими областями

возникновения дефектов при утонении-разделении

Зона контактов • Контакты Гранта раздела __у ..металл - структура Границы разделов ШШ^^Н ШННк х-', сло&в структуры

Гранимы раздела

элита ксиальнои / ..структура - подложка .

струюуры "Ш' V".

Зона подложки

к....... V \ ' Пригтаерхносп*^ слои . после разделения Приповерхностный чслой после утонении

Рис, 1. Схема единой операции утонение-разделение. 4

Синергетический эффект объединения двух различных операций утонения и разделения, рассматриваемых как единое целое, невозможно переоценить Подходя к проблеме утонения-разделения, как к единой операции, первоначально необходимо провести сначала анализ каждой из составляющих Единство операции иллюстрирует модель кристалла светодиода с критическими областями возникновения дефектов при утонении-разделении (рис 1)

Операция утонения До сих пор в России наиболее распространенным является процесс утонения свободным абразивом Утонение сапфировых пластин с помощью связанного алмазного инструмента обеспечивает более высокое качество поверхности подложки, более высоких геометрических параметров и более высокий процент выхода годных изделий Предлагаемые на рынке технологии утонения очень дороги, но главное - работают на высоких скоростях и давлениях, увеличивая внутренние напряжения в подложках со сформированными структурами В ходе выполнения данной работы на основе связанного алмазно-абразивного инструмента, разработанного и запатентованного профессором В С Кондратенко, создана высокоэффективная технология утонения, работающая при минимальных давлениях и скоростях

Операция разделения В настоящее время традиционным способом разделения приборных пластин на кристаллы является механическое или лазерное скрайбирование Эти технологии имеют ряд недостатков

- наличие операции механического разламывания,

- наличие дефектной зоны вдоль линии надреза и разлома,

- мощное энергетическое воздействие импульсного лазерного излечения, приводящее к разрушению структур кристаллов

Разработанная автором технология разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами базируется на использовании метода лазерного управляемого термораскалывания (ЛУТ), разработанного и запатентованного профессором В С Кондратенко, лишена указанных недостатков

Таким образом, актуальность данной работы обоснована тремя главными факторами

- резким ростом объемов производства приборов на основе широкозонных полупроводников с высокой долей нитридных приборов на сапфировых подложках,

- признанными практическими результатами школы профессора В С Кондратенко, в частности запатентованными во всех крупных индустриальных странах методов лазерного управляемого термораскалывания и химико-механического шлифования,

- новым подходом к проблеме утонения - разделения, предлагаемым автором,

- большими резервами эффективности производства приборов на основе широкозонных полупроводников, заложенными в операциях утонения-разделения

Целью работы является разработка нового высокоэффективного технологического процесса утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами, обеспечивающего минимальные привносимые нарушения и максимальный процент выхода годных, а также обобщение методики, разработанной при построении указанного технологического процесса для создания элементов технологии послеростовой обработки широкозонных материалов, таких как карбид кремния, нитрид галлия и алмаз со сформированными на них приборными структурами

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

- проанализировать тенденцию развития современного рынка широкозонных материалов, таких как карбид кремния, нитриды алюминия, галлия, индия и алмаз, а также приборов на их основе,

- изучить существующие послеростовые операции утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами, выявить основные недостатки существующих технологий и оборудования и наметить пути их преодоления,

- разработать технологию утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами методом лазерного управляемого термораскалывания,

- исследовать качество и надежность получаемых приборов из опытных партий,

установить связь между технологическими параметрами обработки и функционально-стоимостными характеристиками приборов,

- обобщить результаты для создания элементов технологии послеростовой обработки широкозонных материалов

Научная новизна работы состоит в том, что в данной работе

- разработан новый технологический процесс утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них приборными структурами, как единый технологический процесс,

- разработана математическая модель процесса лазерного управляемого термораскалывания анизотропных материалов и проведены расчеты технологических параметров разделения,

- разработана концепция и общая методика построения технологического процесса для создания элементов технологии послеростовой обработки широкозонных материалов, таких как карбид кремния, нитрид галлия и алмаз со сформированными на них приборными структурами,

- исследовано качество и надежность получаемых приборов из опытных партий,

- установлена связь между технологическими параметрами процесса обработки и функционально-стоимостными характеристиками приборов Практическая значимость работы состоит в следующем

разработан новый технологический процесс утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них кристаллами нитридных светодиодов и СВЧ-транзисторов,

- выпущены и исследованы опытные партии светодиодов и транзисторов, оптимизированы технологические режимы,

- проведенные испытания и анализ приборов подтвердили уникальность разработанной технологии,

эффективность технологического процесса подтверждена отзывами авторитетных ученых и актами внедрения крупных российских и зарубежных предприятий

Реализация и внедрение результатов работы Разработанный технологический процесс и специализированное технологическое оборудование нашли практическое применение и внедрены в ряде компаний, в том числе ФГУП НПП «Пульсар» (г Москва), ОАО «Московский завод «Сапфир»,

Институт СВЧ- полупроводниковой электроники РАН (г Москва), Агентство технологических исследований «ЮниСаф» (г Зеленоград), "Grander Technology Ltd " (Китай), "Jenoptik AT" (Германия)

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались на

- Международном семинаре "SEMI Expo CIS 2003" (г Москва - 2003), XVIII Международной конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (г Москва - 2004),

- 3-ей всероссийской конференции «Нитриды галлия, индия и алюминия», МГУ (г Москва - 2004),

- XVIII Международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации (г Алушта - 2004),

VII Международной научно-практической конференции

«Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права» (г Сочи - 2004),

Международной юбилейной научно-технической конференции «Наука о резании материалов в современных условиях» (г Тула - 2005), Международном семинаре "SEMI Expo CIS 2005" (г Москва - 2005),

- Международной научно-технической конференции «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности» (Тунис - 2005),

Международной научно-технической конференции «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности» (Египет - 2006),

- Международном техническом симпозиуме SEMI Expo CIS (г Москва -2006),

за рубежом на семинарах и научных конференциях немецкой компании "Jenoptik AT" (Jena - 2004, 2005), тайваньской компании "Foxconn Technology Group" (Shenzhen - 2006,2007),

Результаты диссертационной работы демонстрировались на V Международной торгово-промышленной выставке и удостоены диплома и медали (г Ганновер, 2002 г), на Международных выставках «Высокие технологии XXI века - 2004», «Высокие технологии XXI века - 2005», «Высокие технологии XXI века - 2006» и удостоены дипломов и 2 золотых медалей, на Международном салоне «Архимед - 2006» удостоены серебряной медали На защиту выносятся следующие положения

технологический процесс утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них кристаллами нитридных светодиодов и СВЧ-транзисторов,

- оптимизированные технологические режимы обработки, полученные на основе выявленных зависимостей между технологическими параметрами обработки и функционально-стоимостными параметрами производимых приборов,

- концепция и общая методика построения технологического процесса утонения - разделения для широкозонных материалов, таких как нитриды алюминия, галлия, индия, карбид кремния, алмаз со сформированными на них приборными структурами

Публикации По материалам работы опубликовано 20 научных работ, в том числе, в 15 опубликованных тезисах и докладах Международных конференций и в 4 статьях опубликованных в научных журналах и одном описании к патенту РФ

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений Она содержит 130 страниц текста, включая рисунки, таблиц и список литературы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель и задачи исследований, сформулированы научная новизна, практическая значимость полученных результатов и научные положения, выносимые на защиту. Представлены сведения об апробации и о реализации результатов работы, а также основные положения и результаты, выносимые на защиту

Первая глава диссертационной работы посвящена анализу рынка широкозонных полупроводниковых материалов, таких как нитриды алюминия, галлия, индия, карбид кремния, алмаз и приборов на их основе Описываются

конструкции и технологии производства различных типов приборов на широкозонных полупроводниках светодиодов, СВЧ-транзисторов, диодов Шоттки и других Обосновывается выбор нитридных приборов на сапфировых подложках в качестве первого шага для разработки общей методики построения технологического процесса утонения - разделения для различных комбинаций широкозонных полупроводниковых материалов и типов приборов

Вторая глава диссертационной работы посвящена анализу традиционных технологий и оборудования для утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них приборными структурами

Проведен анализ традиционных технологий утонения, на основании которого сделаны следующие выводы

применение традиционного алмазного инструмента при утонении сапфировых подложек приводит к возникновению значительных растягивающих напряжений, возникающих в нарушенном поверхностном слое, а также невысоким процентом выхода годных изделий известные типы связанного алмазного инструмента, используемые для утонения, предназначены для эксплуатации при высоких удельных давлениях от 0,03 до 0,15 МПа и высоких относительных линейных скоростях (порядка 10 40 м/с) Снижение значений указанных параметров позволит повысить качество получаемых приборов Проведен анализ традиционных технологий разделения сапфировых подложек и выявлены его недостатки

низкое качество кромки кристаллов из-за наличия сколов и микротрещин,

- необходимость предварительного утонения пластин, загрязнение поверхности пластин продуктами испарения,

наличие дополнительных операций отмывки и механического разламывания,

разрушительное воздействие процесса разделения на функциональные и эксплуатационные параметры получаемых приборов, низкий срок службы УФ лазеров

Третья глава работы посвящена исследованию и разработке технологии утонения сапфировых подложек со сформированными на них приборными структурами

Разработан и изготовлен связанный алмазно-абразивный инструмент Обоснован выбор смазочно-охлаждающей жидкости для данного состава инструмента Применение разработанной технологии утонения обеспечивает достижение следующих преимуществ

- повышение производительности утонения при съеме равных припусков обрабатываемого материала,

- снижение глубины нарушенного, в первую очередь, трещиноватого слоя, снижение шероховатости поверхности

Таким образом, в ходе выполнения работы был разработан технологический процесс утонения сапфировых подложек со сформированными на них приборными структурами и оптимизированы технологические режимы. В качестве критерия оптимизации была выбрана минимизация рабочих давлений и скоростей при сохранении режущей способности инструмента.

Четвертая глава работы посвящена исследованию и разработке технологии разделения сапфировых подложек со сформированными на них приборными структурами. Подробно рассмотрены особенности метода лазерного управляемого термораскалывания хрупких материалов, разработанного и исследованного в своих работах и в работах своих учеников профессором B.C. Кондратенко. Вкратце, механизм процесса лазерного управляемого те рморйскалывания выглядит следующим образом (рис. 2а). При облучении поверхности материала лазерным излучением, для которого материал является непрозрачным, например, для сапфира - это излучение ИК диапазона, во внешних его слоях возникают значительные напряжения сжатия, которые, однако, к разрушению не приводят. Это объясняется тем, что, как правило, прочность материала на сжатие в несколько раз выше, чем прочность на растяжение или изгиб. При выходе нагретого участка из зоны воздействия лазерного излучения начинается охлаждение поверхностных слоев материала. При нодаче хладагента вслед за лазерным пучком происходит резкое локальное охлаждение поверхности материала по линии разделения. В материале на границе зон нагргва и охлаждения, образуется и развивается микротрещина.

а). б).

Рис, 2. Схема процесса (а) и установка разделения сапфировых подложек методом лазерного управляемого термораскалывания. Основными преимуществами метода лазерного управляемого терм о раскалывания являются:

экономия до 30% количества получаемых дорогостоящих приборных кристаллов;

повышение производительности в 2,5 - 3 раза по сравнению с лазерным скрайбировгнисм и в 100 раз по сравнению с механическим разделением; - улучшение функционально-стоимостных и эксплуатационных параметров

приборов за счет повышения качества кристаллов,

- исключение дополнительных операций разламывания и очистки, высокая чистота процесса разделения, обеспечивающая возможность его проведения в «чистых комнатах»

Исследована математическая модель процесса лазерного управляемого термораскалывания подложек из сапфира Приведенная математическая модель показывает взаимосвязь различных параметров процесса лазерного управляемого термораскалывания сапфировых подложек Полученные расчеты согласуются с экспериментальными результатами

Установлена взаимосвязь между основными параметрами, влияющими на режимы лазерного управляемого термораскалывания анизотропных материалов

- теплофизическими, механическими и оптическими свойствами сапфира,

- толщиной и состоянием поверхности подложки,

- скоростью относительного перемещения подложки и лазерного пучка,

- геометрическими и энергетическими параметрами лазерного пучка,

- модовым составом лазерного излучения,

- теплофизическими параметрами хладагента, количеством и условиями его подачи в зону резки,

- глубиной разделяющей трещины

На основании полученных данных определены оптимальные параметры технологических режимов прецизионного разделения методом лазерного управляемого термораскалывания подложек из сапфира (рис 3)

Рис 3 Зависимость скорости термораскалывания подложки сапфира от толщины (а) и мощности лазерного излучения (б)

На основании полученных данных были сформированы технические требования к базовым узлам разрабатываемого оборудования лазеру, оптической системе, системам охлаждения, нанесения дефекта, перемещения стола, технического зрения и оборудованию в целом, а также определены

олтимальные параметры технологически^ режимов прецизионного разделения методом лазерного управляемого термораскалывания подложек из сапфира.

Таким образом, в ходе выполнения работы были разработан технологический процесс разделения сапфировых подложек со сформированными на них приборными структурами, собрана действующая универсальная установка (рис, 4) и оптимизированы технологические режимы. В качестве критерия оптимизации технологического процесса был выбран максимальный процент выхода годных изделий.

Рис, 4, Универсальная установка разделения подложек со сформированными приборами на основе широкозонных полупроводниковых материалов (а) и фото неутоненной сапфировой подложки толщиной 430 мкм разрезанной насквозь с зеркальным качеством реза (б).

Пятая глава диссертации посвящена исследованию приборных характеристик производимых нитрианых светодиодов и транзисторов и установлению корреляционных зависимостей между технологическими параметрами обработки и функционально-стоимостными параметрами производимых приборов, позволяющие оптимизировать режимы обработки.

Опенка функциональных параметров приборов проводилась по специально разработанным методикам. Для светодиодов (Рис.5) измерялись и статистически обрабатывались величины, изменяющиеся в зависимости от прямого тока через кристалл, поддающихся измерению (световой поток, сила света, прямое падение напряжения). Анализируя характеристик излучения при больших токах можно достаточно точно судить о надежности кристаллов светодиодов.

р-элестрод

р-А^СЗац^-квантовая ямаЬц^З^М"

Буферный слой (ЗаМ

Подложка А! ¿Оз ■—

(№Ац)

п-элеюроа (Д/А!)

Рис. 5. Структура светодиодного кристалла на подложке из сапфира (а) и фото кристаллов на сапфировой подложке после разделения (б).

Основное внимание было уделено параметрам светодиодов, которые сильно зависят от качества разделения. Гак, сколы и трещины приводят к увеличению токов утечки и количества дислокаций, последние, в свою очередь значительно снижают световой поток. В таблице I приведены статистически обработанные данные, полученные при измерении партии из 1200 кристаллов светодиодов: группа А - разделение алмазным диском, группа Б - разделение с помощью лазерного скрайбирования, группа В - лазерное управляемое термораскалывание.

Таблица I.

Параметр А Б В

Выход ГОДНЫХ, % 85 90 95

Количество кристаллов с единицы площади 100 110 120

Средний световой поток, лм 37 38 40

Средний ток утечки, мкА 140 120 100

Суммарный поток с единицы площади 315 376 456

Для транзисторов (Рис.6) проводилась характеризаиия кристаллов гетер ос тру к тур в непосредственной близости кромки кристалла. Это обеспечивало контроль качества операции утонения - разделения подложки со структурами. При этом выполнялись следующие исследования: морфологии поверхности у кромки кристалла, структурных свойств и электрофизических характеристик. Основным этапом х а растеризации было получение тестовых структур и исследование параметров тестовых приборов для оценки качест ва и надежности кристаллов эпитаксиальных структур, полученных после разделения.

Легированный мкм

Нелегированный GaN 2 мкм Зародышевый слой GaN 20 нм Подложка из сапфира АЬОз 430 мкм

а; ■

Рис. 6. Фото кристалла полевого СВЧ- транзистора (а) и схема его эпитаксиальной структуры (б).

Все образцы исследовались по одинаковой методике. Исследования велись при одинаковых условиях. Анализ параметров транзисторов, получаемых с использованием разработанной технологии утонения - разделения подтверждает низкий уровень привносимых операцией дефектов кристаллов и высокий выход годных.

Статистическая обработка большого количества измеряемых кристаллов нитридных с вето диодов и транзисторов, сформированных на сапфировых подложках практически подтверждает преимущества разработанного технологического процесса перед традиционными, в том числе: резкое снижение себестоимости за счет повышения производительности и выхода годных, а также увеличения надежности и воспроизводимости параметров приборов.

В заключении приведены следующие основные результаты: используя системный подход, анализируя две операции как единое целое, разработан технологический процесс утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них гетероструктурами 6ветодиодов и транзисторов на основе нитридов алюминия, галлия, индия, - выпушены и исследованы опытные партии светодиодов и транзисторов, оптимизированы технологические режимы, испытания приборов подтвердили уникальность разработанной технологии;

1

т

разработана концепция и общая методика построения технологического процесса утонения - разделения для широкозонных материалов, таких как нитриды алюминия, галлия, индия, карбид кремния, алмаз со сформированными на них приборными структурами

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах

1 Исследование качества подготовки сапфировых подложек, Отчет по НИР по договору АТИ «ЮниСаф» - ФТИ им Иоффе, Декабрь 2001 г

2 Данилин В Н, Жукова Т А , Черных С П Состояние им перспективы разработок приборов на эпитаксиальных структурах на базе сапфировых подложек, Материалы семинара «Комментарии к элементной базе АФАР», Черноголовка, Октябрь 2002 г

3 Черных С П, Ковалева А Ю, Еремин Г В , Хаханин С Ю Проблемы сертификации подложек из сапфира для производства приборов Материалы ВНТК «Новые материалы и технологии - 2002», Москва, Октябрь 2002 г

4 Черных С П, Еремин Г В , Хаханина Т И , Ковалева А Ю , Суханова Л С Разработка методов и средств сертификации подложек из сапфира для производства приборов Материалы МНТК «Электроника и информатика-2002», Москва, Ноябрь 2002 г

5 Kondratenko V , Tchernykh S , Gmdm P Laser thermal-cleavmg technology for precise cut of silicon and sapphire wafers Abstracts of Market Seminar SEMI Expo CIS 2003, September 29, 2003, Moscow

6 Kondratenko V , Tchernykh S , Gmdm P Laser controlled thermocrackmg die separation technique for sapphire substrate based devices - Phisica Status Solidi 7,2232 - 2235 (2003)/ DOI 10 1002/ pssc 200303548

7 Кондратенко В С , Гиндин П Д, Черных С П , Наумов А С Разделение приборных пластин на сапфировой основе на кристаллы методом лазерного управляемого термораскалывания XVIII Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения, 2004 г, Москва

8 Кондратенко В С , Борисовский В Е, Гиндин П Д, Черных С П, Наумов А С Лазерное управляемое термораскалывание приборных пластин на основе кремния и арсенида галлия XVIII Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения, 2004 г, Москва

9 Кондратенко В С , Гиндин П Д, Данилин В Н , Жукова Т А , Черных С П, Наумов А С Разделение на чипы приборов на основе широкозонных полупроводников методом лазерного управляемого термораскалывания Материалы 3-ей всероссийской конференции «Нитриды галлия, индия и алюминия», июнь 2004 г, МГУ, Москва

10 Кондратенко В С , Гиндин П Д, Черных С П , Наумов А С Разделение приборных пластин на кристаллы методом лазерного управляемого термораскалывания XVIII Международный научно-технический семинар

«Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации, 16-20 сентября 2004 г, Алушта

11 Кондратенко В С , Борисовский В Е , Гиндин П Д, Сек-Джун Ли, Черных С П, Наумов А С Математическая модель процесса лазерного управляемого термораскалывания Тезисы VII Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права», 1 -5 октября 2004 г, Сочи - с 98- 103

12 Кондратенко ВС, Гиндин ПД, Черных СП, Наумов АС Разделение подложек из сапфира, кремния и арсенида галлия со сформированными на них оптоэлектронными приборами Сборник трудов МНТК «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности», том II, 9-16 октября 2005 г, Тунис - с 7 - 10

13 Кондратенко ВС, Гиндин ПД, Черных СП, Наумов АС Разработка технологии изготовления корпусов для светодиодов с применением метода лазерного управляемого термораскалывания Сборник трудов МНТК «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности», том II, 9-16 октября 2005 г, Тунис - с 11 -13

14 Айзенштат С Д , Бобков А В , Гиндин П Д , Ежов В П, Колесник В Д, Кондратенко В С , Котляров Ю В , Носачев И В , Терашкевич И М, Черных С П Новая технология утонения приборных пластин. Тезисы Международной научно-технической конференции // Приборинформ-2005, Тунис 2005

15 Кондратенко В С , Гиндин П Д, Котляров Ю В , Черных С П, Наумов А С Подготовка подложек из сапфира, кремния и арсенида галлия для эпитаксиального выращивания на них гетероструктур оптоэлектронных приборов Сборник трудов МНТК «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности», том II, 9-16 октября 2005 г, Тунис - с 14

16 Кондратенко В С , Гиндин П Д , Котляров Ю В , Черных С П, Наумов А С Утонение подложек из сапфира, кремния и арсенида галлия со сформированными на них оптоэлектронными приборами Сборник трудов МНТК «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности», том II, 9-16 октября 2005 г, Тунис - с 15 - 16

17 Кондратенко В С , Гиндин П Д, Кондратенко А В , Черных С П, Наумов А С Современные тенденции на рынке приборов на основе подложек из сапфира, кремния и арсенида галлия Сборник трудов МНТК «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов

в целях обеспечения качества и надежности», том II, 9-16 октября 2005 г, Тунис - с 17

18 Кондратенко В С , Борисовский В Е , Гиндин П Д, Колесник В Д , Сорокин А В , Черных С П , Наумов А С Установка для лазерной резки приборных пластин Приборы, №4 (70), 2006 Москва. - с 38 - 43

19 V Kondratenko, S Tchernykh, A Naumov Kremlin pellets and laser thermocrackmg for HP SMD LED Abstracts of Technical Symposium SEMI Expo CIS 2006, October 3, 2006, Moscow

20 Патент РФ №2267188, МКИ H01L33/00 Светодиодное полупроводниковое устройство в корпусе для поверхностного монтажа /СП Черных - 2003

ЛР № 020418 от 08 октября 1997 г

Подписано к печати 27 09 2007 г Формат 60 х 84 1/16 Объем 1,0 п л Тираж 100 экз Заказ № 225

Московский Государственный Университет Приборостроения и Информатики 107846, Москва, ул. Стромынка, 20

Введение.

Глава 1. Широкозонные полупроводниковые материалы и приборы на их основе.

1.1. Нитриды алюминия, галлия, индия.

1.2. Карбид кремния.

1.3. Синтетический алмаз.

1.4. Приборы на их основе широкозонных полупроводниковых материалов.

1.4.1. Светодиоды на нитриде галлия.

1.4.2. СВЧ - транзисторы на нитриде галлия.

1.4.3. СВЧ - приборы на карбиде кремния.

1.4.4. Силовые приборы на карбиде кремния.

1.4.5. Светодиоды на карбиде кремния.

1.4.6. СВЧ транзисторы на синтетическом алмазе.

1.4.7. Биполярные транзисторы на синтетическом алмазе.

1.4.8. Подложки из широкозонных полупроводников.

Глава 2. Анализ существующих технологий утонения-разделения сапфировых подложек со сформированными на них приборными структурами.

Глава 3. Разработка технологии утонения сапфировых подложек со сформированными на них приборными структурами.

Глава 4. Разработка технологии разделения сапфировых подложек со сформированными на них приборными структурами.

Глава 5. Исследование функционально - эксплутадионных характеристик нитридных светодиодов и транзисторов, полученных по разработанной технологии утонения-разделения.

Выводы.

К широкозонным полупроводникам относятся материалы с шириной запрещенной зоны близкой или превышающей 2.3 эВ. Материалы этой группы, такие как нитриды алюминия, галлия, индия; карбид кремния и алмаз уникальны по своим свойствам. Значительно большие по сравнению с «традиционными» Si и GaAs значения параметров, такие как: ширина запрещенной зоны, энергия связи и теплопроводность, а также максимальная рабочая температура и величина поля пробоя стали основой создания широкого спектра приборов высокотемпературной электроники 1 Например, максимальная теоретическая рабочая температура для приборов на базе SiC находится в пределах 730-1300С, что на 400С выше, чем у классических полупроводников2. В оптоэлектронике они просто незаменимы. Излучатели и фотоприемники на их основе используются коротковолновом диапазоне видимого и UV спектра и обеспечивают параметры, недостижимые другими материалами3. Алмаз, самый твердый из природных материалов, обладает рекордной теплопроводностью, в отсутствии примесей идеально прозрачен во всем оптическом диапазоне от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной областей. Кроме того, алмаз химически инертен, устойчив в агрессивных средах, обладает высокой термической стойкостью и самой высокой радиационной стойкостью. Беспримесный алмаз является хорошим диэлектриком, а при наличии легирующих примесей проявляет свойства полупроводника с высокой подвижностью носителей заряда.

Технология производства приборов на основе широкозонных полупроводников в настоящее время является одной из самых интенсивно разрабатываемых во всем мире. Российская промышленность может быть 5 конкурентна на мировом рынке в технологических процессах подготовки подложек для эпитаксии пшрокозонных полупроводников или в послеростовых операциях - формирования контактов; утонения - разделения подложек; корпусирования. Российский опыт эпитаксиального выращивания подобных материалов носит лабораторный характер, получаемые структуры по соотношению цена/качество пока неконкуретоспособны. Исключением является высокочистый алмаз, производство которого, от синтеза крупных (до 10 карат) монокристаллов и изготовления из них подложек до CVD эпитаксии полупроводниковых алмазных структур, освоен ФГУ «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов» (ФГУ ТИСНУМ).4

Анализ состояния производства приборов на основе широкозонных полупроводниковых материалов в России позволяет сделать выводы, обобщенные в таблице 1:

Материал Алмаз Нитрид галлия Карбид кремния Сапфир*

Патенты на ! • » • 1 процессы и t • устройства

Выращивание » • % % » • монокристаллов

Производство ! • 9 • % 1 • подложек

Эпитаксия ! • % % % структур

Нанесение % % % % контактов

Разделение на % » % % кристаллы

Сборка приборов % » • » • ! •

Таблица 1. Состояние готовности производства приборов на основе широкозонных полупроводниковых материалов в России (! - высокая готовность, налажено промышленное производство; % - получен лабораторный результат; ? - ведутся исследования). (* Сапфир включен в таблицу как материал подложек для выращивания гетероструктур на основе нитридов алюминия, галлия, индия.)

Таким образом, имея положительные результаты и авторские права, российские предприятия вправе на равных претендовать на свою долю международного рынка широкозонных полупроводниковых материалов и приборов на их основе. Их производство в России можно вывести на большие объемы в течение нескольких месяцев, закупая эпитаксиальные структуры за рубежом, а в России проводить характеризацию получаемых структур, пассивацию, формирование контактов, утонение и разделение пластин на отдельные кристаллы приборов, корпусирование и испытание приборов.

Исторически массовое производство приборов на широкозонных полупроводниках началось с нитридных светодиодов и транзисторов на сапфировых подложках. Сегодня сотни промышленных установок во всем мире производят эпитаксиальные гетероструктуры на основе нитридов алюминия, галлия, индия. Объемы годового выпуска светодиодов и транзисторов на сапфировых подложках составляют миллиарды штук в год. Поэтому развитие технологии нитридных приборов на сапфировых подложках особенно актуально.

Данная работа посвящена разработке элементов послеростовой технологии, в частности, операций утонения и разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами. Несмотря на то, что эта проблема разбивается на две задачи: утонение и разделение, её необходимо решать комплексно в силу следующих факторов:

- технологических: обе операции, по сути - механическая обработка, режимы каждой операции зависят друг от друга;

- экономических: в передел поступают заготовки максимальной стоимости, соответственно брак приносит максимальный ущерб, а эффективность операций позволяет значительно снизить стоимость продукции;

- функциональных: варьируя режимами обеих операций, можно добиваться различных параметров получаемых светодиодов.

Синергетический эффект объединения двух различных операций: утонения и разделения, рассматриваемых как единое целое, невозможно переоценить. Единство операции утонения-разделения иллюстрирует рис.1.

Модель кристалла после утонения-разделения с указанием критических областей возникновения дефектов

Зона контактов

Зона эпитаксиальной структуры

Зона подложки

Приповеркностый слой4 \ после разделения j

Приповерхностный N 1слой после утонения )

Рис. 1. Взгляд на утонение-разделение как формирование области прибора.

Утонение. В последнее десятилетие наряду с увеличением диаметров обрабатываемых подложек из сапфира до 150 мм, ужесточаются требования к операции утонения. Размерный ряд отечественной технологии обработки подложек из сапфира не обновлялся с середины 80-х годов. До сих пор в России наиболее распространённым является процесс утонения свободным абразивом. Утонение сапфировых пластин с помощью связанного алмазного инструмента обеспечивает свободную от механических повреждений поверхность подложки, требуемые геометрические параметры и высокий выход годных. Предлагаемые на рынке технологии утонения, например компаниями Disco или G&N очень дороги, но главное - работают на высоких скоростях и

Контакты

Драница раздела \ металл - структура )

Границы разделов \ слобв структуры

Границы раздела структура - подложка давлениях, увеличивая внутренние напряжения в подложках со сформированными структурами. В ходе выполнения данной работы на основе связанного алмазно-абразивного инструмента, изобретенного профессором B.C. Кондратенко, создана высокоэффективная технология утонения работающая при минимальных давлениях и скоростях.

Разделение. В настоящее время традиционным способом разделения приборных пластин на кристаллы является механическое или лазерное скрайбирование, причем последнее существенно эффективнее механического, но и оно не лишено недостатков, таких как: наличие операции механического разламывания;

- наличие дефектной зоны вдоль линии надреза и разлома;

- мощное энергетическое воздействие импульсного лазерного излучения, приводящее к разрушению структур кристаллов.

Разработанная автором технология разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами использует метод лазерного управляемого термораскалывания хрупких анизотропных материалов также изобретенный профессором B.C. Кондратенко, лишена указанных недостатков.

Таким образом, актуальность данной работы обоснована тремя главными факторами:

- лавинообразным возрастанием объемов производства приборов на основе пшрокозонных полупроводников, с высокой долей нитридных приборов на сапфировых подложках;

- признанными практическими результатами школы профессора B.C. Кондратенко, в частности запатентованными во всех крупных индустриальных странах методов лазерного управляемого термораскалывания и химико-механического шлифования;

- новым подходом к проблеме утонения - разделения, предлагаемым автором, а также громадными резервами эффективности производства приборов на основе широкозонных полупроводников, заложенными в операциях утонения-разделения.

Целью работы является разработка нового высокоэффективного технологического процесса утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами, обеспечивающего минимальные привносимые нарушения и максимальный выход годных, а также обобщение методики, разработанной при построении указанного технологического процесса для создания элементов технологии послеростовой обработки пшрокозонных материалов, таких как карбид кремния, нитрид галлия и алмаз со сформированными на них приборными структурами.

Для выполнения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- проанализировать тенденцию развития современного рынка широкозонных материалов, таких как карбид кремния, нитриды алюминия, галлия, индия и алмаз, а также приборов на их основе;

- изучить существующие послеростовые операции утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами, выявить основные недостатки существующих технологий и оборудования и наметить пути их преодоления;

- разработать технологию утонения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами с помощью связанного алмазно-абразивного инструмента;

- разработать технологию разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами методом лазерного управляемого термораскалывания;

- исследовать качество и надежность получаемых приборов, установить связь между технологическими параметрами обработки и функционально-стоимостными характеристиками приборов;

- обобщить методику, разработанную при построении указанного технологического процесса для создания элементов технологии послеростовой обработки пшрокозонных материалов.

Научная новизна работы состоит в том, что в данной работе:

- используя системный подход, анализируя две операции как единое целое, разработан новый технологический процесс утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них приборными структурами;

- разработана математическая модель процесса лазерного управляемого термораскалывания анизотропных материалов и написана программа расчета технологических параметров разделения;

- методами статистической обработки установлены корреляционные взаимозависимости между технологическими параметрами обработки и функционально-стоимостными параметрами производимых приборов, позволяющие оптимизировать режимы обработки;

- разработана концепция и общая методика построения технологического процесса для создания элементов технологии послеростовой обработки пшрокозонных материалов, таких как карбид кремния, нитрид галлия и алмаз со сформированными на них приборными структурами.

Практическая значимость состоит в следующем:

- разработан новый технологический процесс утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них кристаллами нитридных светодиодов и СВЧ-транзисторов;

- выпущены и исследованы опытные партии светодиодов и транзисторов, оптимизированы технологические режимы, испытания приборов подтвердили уникальность разработанной технологии;

- эффективность технологического процесса утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них приборами подтверждена отзывами авторитетных ученых и актами внедрения крупных российских и зарубежных предприятий.

- разработаны концепция и элементы технологии послеростовой обработки широкозонных материалов, таких как карбид кремния, нитрид галлия и алмаз со сформированными на них приборными структурами.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанный технологический процесс и специализированное технологическое оборудование нашли практическое применение и внедрены в ряде компаний, в том числе:

ФГУП НПП «Пульсар» (г. Москва);

- ОАО «Московский завод «Сапфир»;

- Институт СВЧ - полупроводниковой электроники РАН (г. Москва);

- Агентство технологических исследований «ЮниСаф» (г. Зеленоград);

- "Grander Technology Ltd." (Китай);

- "Jenoptik AT" (Германия).

Технико-экономическая эффективность нового процесса утонения -разделения сапфировых подложек со сформированными на них светодиодными структурами, значительно превышает эффективность существующих аналогичных технологических процессов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на:

- Международном семинаре "SEMI Expo CIS 2003" (г. Москва - 2003); XVIII Международной конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (г. Москва - 2004);

- 3-ей всероссийской конференции «Нитриды галлия, индия и алюминия», МГУ (г. Москва - 2004);

- XVIII Международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации (г. Алушта - 2004);

- VII Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права» (г. Сочи - 2004);

- Международной юбилейной научно-технической конференции «Наука о резании материалов в современных условиях» (г. Тула - 2005);

Международном семинаре "SEMI Expo CIS 2005" (г. Москва - 2005);

- Международной научно-технической конференции «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надёжности» (Тунис - 2005);

- Международной научно-технической конференции «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надёжности» (Египет - 2006);

- Международном техническом симпозиуме SEMI Expo CIS (г. Москва -2006);

14 за рубежом на семинарах и научных конференциях немецкой компании "Jenoptik AT" (Jena - 2004, 2005), тайваньской компании "Foxconn Technology Group" (Shenzhen - 2006, 2007);

Результаты диссертационной работы демонстрировались на V Международной торгово-промышленной выставке и удостоены диплома и медали (г. Ганновер, 2002 г.), на Международных выставках «Высокие технологии XXI века - 2004», «Высокие технологии XXI века - 2005», «Высокие технологии XXI века - 2006» и удостоены дипломов и 2 золотых медалей, на Международном салоне «Архимед - 2006» удостоены серебряной медали.

На защиту выносятся следующие положения:

- технологический процесс утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них кристаллами нитридных светодиодов и СВЧ-транзисторов:

- оптимизированные технологические режимы обработки, полученные на основе выявленных зависимостях между технологическими параметрами обработки и функционально-стоимостными параметрами производимых приборов;

- концепция и общая методика построения технологического процесса утонения - разделения для широкозонных материалов, таких как нитриды алюминия, галлия, индия, карбид кремния, алмаз со сформированными на них приборными структурами.

Основные результаты диссертационной работы:

1. Выполнен системный анализ развития современного рынка широкозонных материалов, таких как карбид кремния, нитриды алюминия, галлия, индия и алмаз, а также приборов на их основе.

2. Изучены существующие послеростовые технологии утонения -разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами, выявлены основные недостатки существующих технологий и оборудования и наметить пути преодоления недостатков и повышения качества технологии на основе выполненных исследований и проведенных автором натурных испытаний.

3. Разработана технология утонения-разделения сапфировых подложек со сформированными на них нитридными приборами методами химико-механического щлифования и лазерного управляемого термораскалывания;

4. Произведена опытная партия и исследовано качество и надежность получаемых приборов, установлена связь между технологическими параметрами обработки и функционально-стоимостными характеристиками приборов.

5. Методика, разработанная при построении указанного технологического процесса, обобщена для создания элементов технологии послеростовой обработки широкозонных материалов.

6. Разработана математическая модель процесса лазерного управляемого термораскалывания анизотропных материалов и написана программа расчета технологических параметров разделения.

7. Выполнены исследовательские и опытно-конструкторские работы по отработке оборудования и технологического регламента послеростовой обработки сапфировых подложек со сформированными приборными структурами.

8. Испытания оборудования и технологии успешно проведены в различных предприятиях в России и за рубежом.

Научная новизна теоретических положений и результатов экспериментальных исследований, полученных автором:

Для системного решения задачи утонения - разделения автором был предложен комплексный подход к оптимизации обработки приборных пластин после нанесения контактов. Проведенные расчеты технологических режимов были подтверждены в процессе производства опытной партии.

Разработанные теоретические положения и новые технические решения опробованы экспериментально. Экспериментальные исследования метрологически обеспечены и проводились на экспериментальной базе предприятий - партнеров.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработан новый технологический процесс утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них кристаллами нитридных светодиодов и СВЧ-транзисторов.

2. Выпущены и исследованы опытные партии светодиодов и транзисторов, оптимизированы технологические режимы, испытания приборов подтвердили уникальность разработанной технологии.

3. Эффективность технологического процесса утонения - разделения сапфировых подложек со сформированными на них приборами подтверждена отзывами авторитетных ученых и актами внедрения крупных российских и зарубежных предприятий.

4. Разработаны концепция и элементы технологии послеростовой обработки широкозонных материалов, таких как карбид кремния, нитрид галлия и алмаз со сформированными на них приборными структурами.

5. Разработанный технологический процесс и оборудование нашли практическое применение и внедрены в производство.

Апробация работы:

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. Международном семинаре "SEMI Expo CIS 2003" (г. Москва

2003);

2. XVIII Международной конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (г. Москва - 2004);

3. 3-ей всероссийской конференции «Нитриды галлия, индия и алюминия», МГУ (г. Москва - 2004);

4. XVIII Международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации (г. Алушта - 2004);

5. VII Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права» (г. Сочи - 2004);

6. Международной юбилейной научно-технической конференции «Наука о резании материалов в современных условиях» (г. Тула - 2005);

7. Международном семинаре "SEMI Expo CIS 2005" (г. Москва

2005);

8. Международной научно-технической конференции «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надёжности» (Тунис - 2005);

9. Международной научно-технической конференции «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надёжности» (Египет - 2006);

10. Международном техническом симпозиуме SEMI Expo CIS (г. Москва - 2006);

11. Семинарах и научных конференциях немецкой компании "Jenoptik AT" (Jena - 2004, 2005), тайваньской компании "Foxconn Technology Group" (Shenzhen-2006, 2007);

Результаты диссертационной работы демонстрировались на V Международной торгово-промышленной выставке и удостоены диплома и медали (г. Ганновер, 2002 г.), на Международных выставках «Высокие технологии XXI века - 2004», «Высокие технологии XXI века - 2005», «Высокие технологии XXI века - 2006» и удостоены дипломов и 2 золотых

134 медалей, на Международном салоне «Архимед - 2006» удостоены серебряной медали.

1. В.Н.Данилин и др. Мощные высокотемпературные и радиационно стойкие СВЧ приборы нового поколения на широкозонных гетеропереходных структурах AlGaN/GaN. Обзоры по электронной технике, Сер.1. СВЧ техника, 2001, вып. 1.

2. Ю.А. Водаков, Г.А. Ломакина, Е.Н. Мохов, В.Г. Одинг, В.В. Семенов, В.И. Соколов. В сб.: Проблемы физики и технологии широкозонных полупроводников. Л. (1979). С. 164.

3. Н. Morkoc, S. Strite, G.B. Gao, M.E. Lin, B. Sverdlov, M. Burns. J. Appl. Phys. 76, 13639 (1994).

4. Ю.А. Водаков и др., «Проблемы физики и технологии широкозонных полупроводников». Л. (1979). N. 164.

5. Ю.А. Водаков , Е.Н. Мохов Способ получения полупроводникового карбида кремния. А.с . 403275 (1970); Patents UK: N 1458445 (1977); Germany: N 2409005 (1977); USA N 414572 (1979).

6. Yu.A. Vodakov, A.D. Roenkov, M.G. Ramm, E.N. Mokhov, Yu.N. Makarov. Phys. Stat. Sol. 202, 177, (1997).

7. Yu.A. Vodakov, E.N. Mokhov, A.D. Roenkov, M.E. Boiko, P.G. Baranov. J. Cryst. Growth 183, 10 (1998).

8. SiC-электроника: прошлое, настоящее, будущее Автор: А.Лебедев, С. Сбруев. ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2005, №6, с.28

9. E.G.Acheson.- Chemical.News, 1893, N68, p. 179.

10. N.J.Roimd-Electrical World, 1907, N30, p.309.

11. О.В.Лосев.-ЖТФ, 1931, N1, c.718.

12. J.A.Lely. Ber.Dt.Keram.-Ges, 1955, v.32, p.229.

13. Yu.A.Vodakov, E.N.Mokhov, M.G.Ramm, A.O.Raenkov- Krist and Technic, 1979, N14, p. 729.

14. Yu.M.Tairov, V.F.Tsvetkov.-J.Cryst.Growth, 1978, v.43, p.209.

15. S.Nishino, J.Powel, N.A. Will.-Appl.Phys.Lett, v.42, 1983, p.460.18 "Физическая Энциклопедия''/Phys. Web.Ru.

16. Алмаз в электронной технике. Сб. статей под ред. В.Б. Кваскова, М.:1. Энергоатомиздат.20

17. А.с. 339134 СССР Способ наращивания граней алмаза, Спицин Б.В., Дерягин Б.В. Приоритет От 10.07.1956. Опубл. Бюл. №17,1980, с.233.

18. Dischler В., Wild С. Low-Pressure Synthetic Diamond: Manufacturing and Applications. Springer. Berlin. 1998.

19. T.B. Бланк, Ю.А. Гольдберг Полупроводниковые фотоэлектропреобразователи для ультрафиолетовой области спектра, ФТП, 2003, том 37, вып. 9. стр. 1025 1055.

20. LAkasaki, J.Cryst.Growth, 300, 2 (2007)

21. Н.Р. Maruska et.al., Appl. Phys. Lett. 15, 327 (1969)

22. R. Dingle, et.al., Appl. Phys. Lett. 19, 5 (1971)

23. J.I. Pankove, et.al., J. Lumin. 4, 63 (1971)

24. Y. Ohki, etal, Inst. Phys. Conf. Ser. 63, 479 (1981)28 l.H. Amano, et.al., Appl. Phys. Lett. 48, 353 (1986)

25. H. Amano, et.al., J. Appl. Phys. 29, L205 (1990).

26. H. Amano, et.al., J. Electrochem. Soc. 137, 1639 (1990).

27. H. Amano, et.al., Mater. Res. Soc. Extr. Absr. EA-21,165 (1990)

28. H. Murakami, et.al., J. Crystal Growth 115, 648 (1991)

29. S. Nakamura, et.al., Jpn. J. Appl. Phys. 36, L1568 (1997)

30. S. Nagahama, et.al., Jpn. J. Appl. Phys. 39, L647 (2000)35

31. Получение эпитаксиальных структур на основе нитрида галлия". Е.Н. Вигдорович, Ю.Н. Свешников. Нитриды галлия, индия и алюминия структуры и приборы, 4-ое Всероссийское совещание, 18-19 сентября 2000 года.36

32. Шахнович И. Твердотельные СВЧ-приборы и технологии. Невоспетые герои беспроводной революции ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2005, №4, с. 14.

33. Данилин В., Жукова Т. и др. Транзистор на GaN. Пока самый "крепкий орешек". -. ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2005, №4, с.20-29.

34. Toshihide Kikkawa et al. An Over 100 W CW Output Power Amplifier Using AlGaN/GaN HEMTs. 2004 GaAs MANTECH Conf. Dig. Ppr., 2004

35. Y.-F. Wu, A. Saxler et al. 30W/mm GaN HEMTs by Field Plate Optimization. -IEEE Electron Device Letters, Vol. 25, No. 3, March 2004, p. 117.

36. M.S.Shur Solid State Electronics Vol. 42 No 12 2131 (1998).

37. Micovic M., Kurdoghlian et al. IEEE IEDM, 15.6, 2006.

38. Данилин В., Жукова Т. и др. Новое поколение полупроводниковых материалов и приборов. Через GaN к алмазу -. ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2007, №4, с.68-76.

39. J.W. Milligan, J. Henning et al. SiC MESFET and MMIC Technology Transition to Production. 2005 GaAs MANTECH Conf. Dig. Ppr., 2005

40. A.A. Lebedev. Semicond.Sci.Technol, 2006, v.21, R17-R34.

41. A.A.Lebedev, A.M.Strelchuk, D.V.Davydov et al. Appl.Surface Science, 20016 v.184 (1-4) p.419.46A.A.Lebedev, A.M.Strelchuk, D.V.Davydov et al. Appl.Surface Science, 20016 v.184 (1-4) p.419.

42. А.А.Лебедев, А.М.Иванов, Н.Б.Строкан ФТП, 2004, т.34, вып.2., с.29

43. J. Nishizawa et al. Field-effect Transistor versus Analog Transistor (Static Induction Transistor).- ШЕЕ Trans, on Electron Devices, 1975, v.ED-22, pp. 185— 197.

44. Asano, K., Sugawara, Y., Hayashi, T et al. 5 kV 4H-SiC SEJFET with Low RonS of 69 m/spl Omega/cm/sup 2.-In: Power Semiconductor Devices and ICs, 2002.

45. Jian H. Zhao. Development of SiC Power Switches.- In: 1st Annual Ground-Automotive Power and Energy Symposium. 2005, July 22.

46. Anant Agarwal. Progress in SiC Materials and Devices In: 1st Annual Ground -Automotive Power & Energy Symposium Hilton, Detroit/Troy, 2005, July.

47. Isber J., Hammersberg J. et al. Science, 297 (2002), 1670.

48. E. Kohn et al. Diamond. A New Materials Base for Future Ultra High Power RF Electronics. 2004 GaAs MANTECH Conf. Dig. Ppr., 2004.

49. G.J.Sullivan, E.Yablonovich et al. Flexible, Thin-Film, GaAs Hetero-Junction Bipolar Transistors Mounted On Natural Diamond Substrates. Solid-State Electronics, 1995, Vol. 38, No. 11

50. Hllil "Исток" развивает технологии твердотельной СВЧ-электроники. Интервью с С.И.Ребровым. ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2005, №4, с. 8-11.

51. Taniuchi Н., Umezawa Н. et al. IEEE Electron Device Letters, Au. 2001, v. 22, No. 8, pp. 390-392.

52. E. Kohn, M.Schwitters et al. Diamond-MESFETs Synthesis and Integration. -2nd EMRS DTC Technical Conference, Edinburgh 2005.

53. G.J.Sullivan, E.Yablonovich et al. Flexible, Thin-Film, GaAs Hetero-Junction Bipolar Transistors Mounted On Natural Diamond Substrates. Solid-State Electronics, 1995, Vol. 38, No. 11.

54. TallaireA., Kasu M. et al. MRS Fall meeting, Nov.27 -Dec. 1, 2006, Abs.J9.7.

55. Solid State Electronics, 2000, 44, p.369-375

56. M. Willander, M. Friesel, Qamar-UL Wahab, B. Straumal. Silicon carbide and diamond for high temperature device applications-J. of Materials Science: Materials in Electronics, 2006, v. 17, p.l- 25.

57. Daisuke Nakamura, Itaru Gunjishima, Satoshi Yamaguchi et al. Ultrahigh-quality Silicon Carbide Single Crystals.-R&D Review of Toyota, CRDL, v.41, N2.

58. Wicht Technologie Consulting PRESS RELEASE. Silicon Carbide Electronics Markets 2004-2009: New Horizons for Power Electronics.- PRESS RELEASE -Wicht Technologie Consulting.

59. Бочкин О.И., Брук B.A., Никифорова-Денисова С.Н. Механическая обработка полупроводниковых материалов. М.: Высшая школа, 1983. 112с.

60. Patent № 2006/099774 Al (USA). Laser processing method of gallium nitride substrate. 2006.

61. Резка неметаллических материалов алмазными кругами, Г.В.Шуваев, В.К. Сорокин, Ю.Н. Зимицкий, «Машиностроение», Москва, 1989.67Patent № 2005/279740 Al (USA). Scribing sapphire substrates with a solid state UV laser with edge detection. 2005.

62. Park J., Sercel P. "High-speed UV laser scribing boosts blue LED industry," Compound Semiconductor, December 2002, Volume 8, Number.

63. Patent № 2005/279740 A1 (USA). Scribing sapphire substrates with a solid state UV laser with edge detection. 2005.

64. Patent № 6,580,054 (USA). Scribing sapphire substrates with a solid state UV laser.-2003.

65. Patent № 2006/099774 A1 (USA). Laser processing method of gallium nitride substrate. 2006.

66. Патент РФ №2172235, MICH С 10 M 173/02. Способ абразивной обработки деталей / Кондратенко В. С., Колесник В. Д., Котляров Ю. В. 19.10.2000.

67. Кондратенко B.C., Ежов В.П., Котляров Ю.В. Новая технология обработки подложек из сапфира: Тезисы V Международной торгово-промышленной выставки, 2000, Ганновер, Германия.

68. Патент РФ № 2168539, МКИ С 10 М 173/02. Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки материалов / Котляров Ю. В., Емельянов В. А., Ануфриев Л.П.-23.10.2000.

69. А. С. 708686 СССР, МКИ4 СОЗ В 33/02. Способ резки стекла / Е. К. Белоусов, В. С. Кондратенко, В. В. Чуйко (СССР). 1977.

70. Патент РФ №2024441, МКИ5 СОЗ В 33/02. Способ резки хрупких материалов / В. С. Кондратенко. 1991.

71. Кондратенко B.C. Высокоэффективный метод лазерного управляемого теромраскалывания хрупких материалов. // Интеграл, №2 (28), 2006, с. 20-21.

72. Саврук М.П., Коэффициенты интенсивности напряжений в телах с трещинами, т. 2, в «Механика разрушения и прочность материалов» -Справочное пособие в 4-х томах,, Киев, Наукова Думка, 1988

73. Панасюк В.В., Андрейкив А.Е., Партон В.З. Основы механики разрушения материалов, т.1, в «Механика разрушения и прочность материалов» Справочное пособие в 4-х томах, Киев, Наукова Думка, 1988о 1

74. Кондратенко B.C., Борисовский В.Е., Гиндин П.Д., Сек-Джун Ли, Наумов А.С. Разработка технологии лазерного управляемого термораскалывания плоских дисплейных панелей, Приборы, №4 (58), 2005, с.35 38.

75. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике, М., Наука, 1977

76. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С., Теплопередача, М. ,"Энергоиздат", 19681. О А

77. Юдаев Б.Н. Теплопередача, М., Высшая школа, 1973ос

78. Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров-М., Атомиздат, 1979

79. Кондратенко B.C., Борисовский В.Е., Гиндин П.Д., Колесник В.Д., Сорокин А.В., Черных С.П., Наумов А.С. Установка для лазерной резки приборных пластин, Приборы, №4 (70), 2006, с.38 43.87

80. НовацкийВ. Теория упругости, М., Мир, 1975.

81. Кондратенко B.C., Борисовский В.Е., Гиндин П.Д., Колесник В.Д., Сорокин А.В., Черных С.П., Наумов А.С. Установка для лазерной резки приборных пластин, Приборы, №4 (70), 2006, с.38 43.1. OQ

82. Опто-технологическая лаборатория, www.optotl.ru. 90 http://www.lambdares.com1. Mf1. ПРОТОН

83. Открытое акционерное общество «Протон»1. ОАО «ПРОТОН»)

84. Россия, 302040, г. Орел, ул. Лескова, 19 Факс (4862) 41-44-10j тел. (4862) 41-44-10 hftp://www proton-oreI.ru

85. ОКНО 41677105. ОГРН 1025700827283, ИНН:КПП 5753013359/575301001 р/с 40702810700400000104 в филиале ОРУ ОАО «МИнБ», к/с 30101810800000000790 ВПК 045402790на №.1. А К То внедрении результатом кандидатской диссертационной работы ЧЕРНЫХ Сергея I етровича

86. Председатель комисспи Члены комиссии:

87. I. В. Аксенов А. А. Козырев/ Л. С. Саушкина1. М. II

88. ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ1.l-нитрилы. Послеростовая обработка.1.ser controlled thermocracking die separation technique for sapphire substrate based devices1. V. Kondratenko

89. Member of A. M. Prokhorov Academy Engeneering of Sciences, Rus S. Tchernykh, P. Gindin

90. Table t. \ companion ot process economic* between mechanical. I V ami (4): laser scribimi

91. Diamond scribing 1. UV laser scribing 1) CO2 laser cutting

92. Cut width, цш > 100 |<5 <•

93. Cut depth, ftm 30 30 Wafer thickness1 2 LED wafer dicing 1 time: 1 hour 5 min 2 min1. Die yield, % <90 >99 >99

94. Ь Operating cost ($/wafer) 80 <2 <0.51 Uptime, % 90 >99 >99

95. Параметры эпитаксиальных слоев Ill-нитридов и приборных структур, связанные с качеством подготовкой сапфировых подложек

96. Н.М. Шмидт, А.А. Анкудинов, С.Ю. Белова, А.Н. Бесюлькин, М.С. Дунаевский, Е.Е. Заварин, В.В. Лундин,

97. B.В. Ратников, А.В. Сахаров, А.А. Титков, А.С. Усиков

98. Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе. Россия1. C.П. Черных

99. Агентство технологических исследований "ЮниСаф". Россия

100. С вею.шоды и .latepi.i .V 1-2, 2(103

101. Московский государственный университет приборостроения и информатики

102. B.C. Кондратенко, B.C. Абрамов, С.П. Черных

103. РОССИЙСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ БЕЛЫХ СВЕТОДИОДОВ*

104. Сегодня светодиодные устройства уверенно вытесняют традиционные стеклянные источники излучения, как в свое время транзисторы практически повсеместно заменили лампы.

105. В пшол. 1 перечислены некоторые элементы технологии производства белых светодиодов.

106. Эпитаксиальное выращивание светодиодных гетсроструктур является одной пз ключевых тсх1. Тао.пща 1

107. Технологическая операция Авторские права Уровень технологии

108. Подготовка подложек для эпитаксии Патенты 1., 2. на метод химико-механического шлифования. Оформление заявок на методы лазерного управляемого формирования фаски, химико-механического полирования и отмывки На уровне мировых технологий

109. Эпитаксиальное выращивание светодиодных гетероструктур Патент 3. на метод элитзксиального выращивания и светодиодную структуру На уровне мировых технологий

110. Нанесение омических контактов Оформление заявок на топологии кристаллов На уровне мировых технологий

111. Послеростовая обработка Патент 4. на метод лазерного управляемого термораскалывания пластин на кристаллы Выше мирового уровня

112. Сборка приборов Патенты на люминофор 5. и конструкции светодиодов в корпусах для поверхностного монтажа [6] Выше мирового уровня

113. Рис. 1-5 представлены на 3-й полосе обложки журнала.приборы. 2007. .ч> 12 (90) 51