mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2021-1-48-56mateltech-390Research ArticleФизические свойства и методы исследованияPHYSICAL CHARACTERISTICS AND THEIR STUDYИсследование влияния вида обработки на прочность монокристаллических пластин нелегированного антимонида индияStudy of the influence of treatment on the strength of undoped indium antimonide single-crystal plateshttps://orcid.org/0000-0002-2741-556XКормилицинаС. С.KormilitsinaS. S.

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Кормилицина Светлана Сергеевна — стажер-исследователь

2 Elektrodnaya Str., Moscow 111524

Svetlana S. Kormilitsina: Trainee Researcher

kormilicina_0796@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2699-9524МолодцоваЕ. В.MolodtsovaE. V.

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Молодцова Елена Владимировна — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник

2 Elektrodnaya Str., Moscow 111524

Elena V. Molodtsova: Cand. Sci. (Eng.), Leading Researcher

evmol@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2580-1707КнязевС. Н.KnyzevS. N.

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Князев Станислав Николаевич — канд. техн. наук, начальник лаборатории

2 Elektrodnaya Str., Moscow 111524

Stanislav N. Knyzev: Cand. Sci. (Eng.), Head of Laboratory

stnknyazev@giredmet.ruКозловР. Ю.KozlovR. Yu.

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Козлов Роман Юрьевич — зам. начальника лаборатории, аспирант НИТУ «МИСиС» (2 курс, технологии материалов)

2 Elektrodnaya Str., Moscow 111524

Roman Yu. Kozlov: Deputy Head of the Laboratory, Postgraduate Student of NUST MISIS (2nd year, Materials Technology)

rykozlov@giredmet.ruЗавражинД. А.ZavrazhinD. A.

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Завражин Дмитрий Алексеевич — инженер

2 Elektrodnaya Str., Moscow 111524

Dmitry A. Zavrazhin: Engineer

d.a.zavrazhin@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6670-3102ЖариковаЕ. В.ZharikovaE. V.

Электродная ул., д. 2, Москва, 111524

Жарикова Елена Викторовна — ведущий инженер-технолог

2 Elektrodnaya Str., Moscow 111524

Elena V. Zharikova: Leading Process Engineer

zharikova-elena@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2226-5790СыровЮ. В.SyrovYu. V.

просп. Вернадского, д. 78, Москва, 119454

Сыров Юрий Вячеславович — канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры Физики и химии материалов им. Б.А. Догадкина

78 Vernadsky Ave., Moscow 11945

Yuri V. Syrov: Cand. Sci. (Phys.-Math.), Associate Professor, Department of Physics and Chemistry of Materials. B.A. Dogadkin

yvsyrov@yandex.ruАО «Гиредмет»РоссияFederal State Research and Develpment Institute of Rare Metal Industry (“Giredmet” JSC)Russian FederationМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian Federation2021040120212414856Copyright © Кормилицина С.С., Молодцова Е.В., Князев С.Н., Козлов Р.Ю., Завражин Д.А., Жарикова Е.В., Сыров Ю.В., 20212021Кормилицина С.С., Молодцова Е.В., Князев С.Н., Козлов Р.Ю., Завражин Д.А., Жарикова Е.В., Сыров Ю.В.Kormilitsina S.S., Molodtsova E.V., Knyzev S.N., Kozlov R.Y., Zavrazhin D.A., Zharikova E.V., Syrov Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/390

Методом плоско-поперечного изгиба проведены измерения прочности тонких монокристаллических пластин нелегированного InSb с кристаллографической ориентацией (100). Установлено, что прочность пластин (толщиной ≤ 800 мкм) зависит от их обработки. Использование полного цикла обработки (шлифовки и химической полировки) позволяет увеличить прочность пластин InSb в 2 раза (от 3,0 до 6,4 кг/мм2). Показано, что зависимость прочности от обработки для пластин с ориентацией (100) аналогична этой зависимости для пластин (111), при этом величина прочности пластин (111) в 2 раза выше. Методом контактной профилометрии измерена шероховатость тонких пластин, также прошедших последовательные этапы обработки. Установлено, что при проведении полного цикла обработки шероховатость пластин InSb уменьшается (Ra от 0,6 до 0,04 мкм), приводя к общему выравниванию шероховатости на поверхности. Проведено сравнение прочности и шероховатости пластин (100) InSb и GaAs. Установлено, что прочность резаных пластин GaAs в 2 раза выше прочности резаных пластин InSb и незначительно увеличивается после полного цикла их обработки. Показано, что шероховатость пластин GaAs и InSb после полного цикла обработки поверхности значительно уменьшается: в 10 раз для InSb за счет общего выравнивания поверхности и в 3 раза для GaAs (Rz от 2,4 до 0,8 мкм) за счет снижения пиковой составляющей. Проведение полного цикла обработки пластин InSb позволяет повысить их прочность, удаляя нарушенные слои последовательными операциями и снижая риск развития механических повреждений.

The method of plane-transverse bending was used to measure the strength of thin single-crystal plates of undoped InSb with a crystallographic orientation of (100). It was found that the strength of the plates (thickness ≤ 800 μm) depends on their processing. Using a full processing cycle (grinding and chemical polishing) allows to increase the strength of InSb plates by 2 times (from 3.0 to 6.4 kg/mm2). It is shown that the dependence of strength on processing for wafers with (100) orientation is similar to this dependence for wafers (111), while the strength of wafers (111) is 2 times higher. The contact profilometry method was used to measure the roughness of thin plates, which also passed successive processing steps. It was found that during a full cycle of processing, the roughness of InSb plates decreases (Ra from 0.6 to 0.04 μm), leading to a general smoothing of the surface roughness. The strength and roughness of the (100) InSb and GaAs wafers are compared. It was found that the strength of GaAs cut wafers is 2 times higher than the strength of InSb cut wafers and slightly increases after a full cycle of their processing. It was shown that the roughness of GaAs and InSb plates after a full cycle of surface treatment is significantly reduced: 10 times for InSb due to overall surface leveling and 3 times for GaAs (Rz from 2.4 to 0.8 μm) due to a decrease in the peak component. Conducting a full cycle of processing InSb plates can increase their strength by removing broken layers by sequential operations and reducing the risk of mechanical damage.

антимонид индияметод Чохральскоготонкие пластиныпредел прочностимеханическая обработкахимическая полировкакристаллографическая ориентацияшероховатость пластинindium antimonideCzochralski methodthin platestensile strengthmachiningchemical polishingcrystallographic orientationplate roughnessReferencesГринченко Л. Я., Пономаренко В. П., Филачев А. М. Современное состояние и перспективы ИК-фотоэлектроники // Прикладная физика. 2009. № 2. С. 57—62.Grinchenko L. Ya., Ponomarenko V. P., Filachev A. M. Current state and outlookof Ir photoelectronics development. Prikladnaya fizika, 2009, no. 2, pp. 57—62. (In Russ.)Intel and QinetiQ Collaborate on Transistor Research. URL: http://www.intel.com/pressroom/arihive/releass/2005/20050208corp.htm (дата обращения: 28.10.2020).Intel and QinetiQ Collaborate on Transistor Research. URL: http://www.intel.com/pressroom/arihive/releass/2005/20050208corp.htm (accessed: 28.10.2020).Обухов И. А., Горох Г. Г., Лозовенко А. А., Смирнова Е. А. Матрицы нанопроводов из антимонида индия и их применения для генерации СВЧ-излучения // Наноиндустрия. 2017. Т. 77, № 6. С. 96—108. DOI: 10.22184/1993-8578.2017.77.6.96.108Obukhov I., Gorokh G. G., Lozovenko A., Smirnova E. Matrices of indium antimonide nanowires and their applications in microwave generators. Nanoindustry, 2017, vol. 77, no. 6, pp. 96—108. (In Russ.). DOI: 10.22184/1993-8578.2017.77.6.96.108Electronics and Materials Corporation limited. URL: http://eandmint.co.jp/eng/wafer/product_detail/product_insb.html (дата обращения: 28.10.2020).Electronics and Materials Corporation Limited. URL: http://eandmint.co.jp/eng/wafer/product_detail/product_insb.html (accessed: 28.10.2020).Trail: Wafer Technology Ltd. URL: http://www.wafertech. co.uk (дата обращения: 28.10.2020).Trail: Wafer Technology Ltd. URL: http://www.wafertech. co.uk (accessed: 28.10.2020).MTI Corporation. URL: http://www.mtixtl.com/ (дата обращения: 28.10.2020).MTI Corporation. URL: http://www.mtixtl.com/ (accessed: 28.10.2020).Galaxy Compound Semiconductors, Inc. URL: http://www.galaxywafer.com/ (дата обращения: 28.10.2020).Galaxy Compound Semiconductors, Inc. URL: http://www.galaxywafer.com/ (accessed: 28.10.2020).Xiamen Powerway Advanced Material Co, Ltd. URL: https://www.powerwaywafer.com/compound-semiconductor/insb-wafer.html (дата обращения: 28.10.2020).Xiamen Powerway Advanced Material Co, Ltd. URL: https://www.powerwaywafer.com/compound-semiconductor/insb-wafer.html (accessed: 28.10.2020).Акчурин Р. Х., Мармалюк А. А. МОС-гидридная эпитаксия в технологии материалов фотоники и электроники. М.: Техносфера, 2018. 488 с.Akchurin R. Kh., Marmalyuk A. A. MOS-gidridnaya epitaksiya v tekhnologii materialov fotoniki i elektroniki [MOS hydride epitaxy in photonics and electronics materials technology]. Moscow: Tekhnosfera, 2018. 488 p. (In Russ.)Горелик С. С., Дашевский М. Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков: учебник для вузов. М.: МИСИС, 2003. 480 с.Gorelik S. S., Dashevskii M. Ya. Materialovedenie poluprovodnikov i dielektrikov [Materials science of semiconductors and dielectrics]. Moscow: MISiS, 2003. 480 p. (In Russ.)Ежлов В. С., Мильвидская А. Г., Молодцова Е. В., Колчина Г. П., Меженный М. В., Резник В. Я. Исследование свойств крупногабаритных монокристаллов антимонида индия, выращенных методом Чохральского в кристаллографическом направлении [100] // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2012. № 2. С. 13—17. DOI: 10.17073/1609-3577-2012-2-13-17Ezhlov V. S., Milvidskaya A. G., Molodtsova E. V., Kolchina G. P., Mezhennyi M. V., Resnick V. Y. Investigation on the properties of large [100]-oriented InSb single crystals grown by Czohralski method. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering, 2012, no. 2, pp. 13—17. (In Russ.). DOI: 10.17073/1609-3577-2012-2-13-17Мильвидский М. Г. Полупроводниковые материалы в современной электронике. М.: Наука, 1986. 143 с.Milvidskii M. G. Poluprovodnikovye materialy v sovremennoi elektronike [Semiconductor materials in modern electronics]. Moscow: Nauka, 1986. 143 p. (In Russ.)Болтарь К. О., Власов П. В., Ерошенков В. В., Лопухин А. А. Исследование фотодиодов с токами утечки в матричных фотоприемниках на основе антимонида индия // Прикладная физика. 2014. № 4. С. 45—50.Boltar K. O., Vlasov P. V., Eroshenkov V. V., Lopuhin A. A. Research of photodiodes with a leakage current in the InSb FPA. Prikladnaya fizika, 2014, no. 4, pp. 45—50. (In Russ.)Бирюков Н. В., Хохлов А. И., Теплова Т. Б., Лапшин И. В. Влияние неравномерного трещиноватого слоя поверхности обработанных пластин хрупких материалов на качество готовых изделий // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2018. № 8. С. 26—35. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-8-0-26-35Biryukov E. N., Khokhlov A. I., Teplova T. B., Lapshin I. V. Impact of nonuniform fractured surface layer of processed brittle material plates on end product quality. Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal), 2018, no. 8, pp. 26—35. (In Russ.). DOI: 10.25018/0236-1493-2018-8-0-26-35Захаров Б. Г. Исследование и разработка технологии и способов получения подложек и эпитаксиальных слоев полупроводниковых материалов с высоким структурным совершенством: дис. … д-ра техн. наук. Калуга, 1984. 423 с.Zakharov B. G. Issledovanie i razrabotka tekhnologii i sposobov polucheniya podlozhek i ehpitaksial’nykh sloev poluprovodnikovykh materialov s vysokim strukturnym sovershenstvom [Research and development of technology and methods for producing substrates and epitaxial layers of semiconductor materials with high structural perfection]. Diss. … Dr. Sci. (Eng.). Kaluga, 1984. 423 p. (In Russ.)Мильвидский М. Г., Освенский В. Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников. М.: Металлургия, 1984. 256 с.Milvidskii M. G., Osvenskii V. B. Strukturnye defekty v monokristallakh poluprovodnikov [Structural defects in single crystals of semiconductors]. Moscow: Metallurgiya, 1984. 256 p. (In Russ.)Пат. 2482228 (РФ). Способ получения крупногабаритных кристаллов антимонида индия InSb / В. С. Ежлов, А. Г. Мильвидская, Е. В. Молодцова, Г. П. Колчина, М. В. Меженный, В. Я. Резник, 2012.Patent 2482228 (RF) Sposob polucheniya krupnogabaritnykh kristallov antimonida indiya InSb [A method of obtaining large crystals of indium antimonide InSb]. V. S. Ezhlov, A. G. Mil’vidskaya, E. V. Molodtsova, G. P. Kolchina, M. V. Mezhennyi, V. Ya. Reznik, 2012.Фост Дж. Травление cоединений AIIIBV / В кн.: Травление полупроводников. М.: Мир, 1965. 382 с. (С. 202—264)Fost J. Travlenie poluprovodnikov [Semiconductor etching]. Moscow: Mir, 1965, 382 p. (In Russ.)Амелинкс С. Методы прямого наблюдения дислокаций. М.: Мир, 1968. 440 с.Amelinks S. Metody pryamogo nablyudeniya dislokatsii [Direct observation of dislocations]. Moscow: Mir, 1968. 438 p. (In Russ.)van der Pauw L. J. A method of measuring specific resistivity and Hall effect of discs of arbitrary shape // Philips Res. Rep. 1958. V. 13. P. 220—224. URL: http://electron.mit.edu/~gsteele/vanderpauw/vanderpauw.pdfvan der Pauw L. J. A method of measuring specific resistivity and Hall effect of discs of arbitrary shape. Philips Res. Rep., 1958, vol. 13, pp. 220—224. URL: http://electron.mit.edu/~gsteele/vanderpauw/vanderpauw.pdfФаттахов Э. А., Концевой Ю. А., Литвинов Ю. М. Пластичность и прочность полупроводниковых материалов и структур. М.: Радио и связь, 1982. 239 с.Kontsevoi Yu. A., Litvinov Yu. M., Fattakhov Eh. A. Plastichnost’ i prochnost’ poluprovodnikovykh materialov i struktur [Plasticity and strength of semiconductor materials and structures]. Moscow: Radio i svyaz’, 1982. 239 p. (In Russ.)Мальков О. В., Литвиненко А. В. Измерение параметров шероховатости поверхности детали: метод. указания. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. 22 с.Mal’kov O. V., Litvinenko A. V. Izmerenie parametrov sherokhovatosti poverkhnosti detali [Measurement of the surface roughness parameters of the part]. Moscow: Bauman MSTU, 2012. 22 p. (In Russ.)Хусу А. П., Витенберг Ю. Р., Пальмов В. А. Шероховатость поверхностей (теоретико-вероятностный подход). М.: Наука, 1975. 344 с.Khusu A. P., Vitenberg Yu. R., Pal’mov V. A. Sherokhovatost’ poverkhnostei (teoretiko-veroyatnostnyi podkhod) [Surface roughness (probability-theoretical approach)]. Moscow: Nauka, 1975. 344 p. (In Russ.)Назаров Ю. Ф., Шкилько А. М., Тихоненко В. В., Компанеец И. В. Методы исследования и контроля шероховатости поверхности металлов и сплавов // Физическая инженерия поверхности. 2007. Т. 5, № 3–4. С. 207—216.Nazarov Yu. F., Shkilko A. M., Tikhonenko V. V., Kompaneets I. V. Methods of research and control of surface roughness of metals and alloys. Fizicheskaya inzheneriya poverkhnosti, 2007, vol. 5, no. 3–4, pp. 207—216. (In Russ.)Карбань В. И., Борзанов Ю. И. Обработка монокристаллов в микроэлектронике. М.: Радио и связь, 1988. 104 с.Karban V. I., Borzanov Yu. I. Obrabotka monokristallov v mikroehlektronike [Processing of single crystals in microelectronics]. Moscow: Radio i svyaz’, 1988. 103 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.