Исследование влияния вида обработки на прочность монокристаллических пластин нелегированного антимонида индия

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 (R_a 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 (R_z 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.

1. Гринченко Л. Я., Пономаренко В. П., Филачев А. М. Современное состояние и перспективы ИК-фотоэлектроники // Прикладная физика. 2009. № 2. С. 57—62.

2. Intel and QinetiQ Collaborate on Transistor Research. URL: http://www.intel.com/pressroom/arihive/releass/2005/20050208corp.htm (дата обращения: 28.10.2020).

3. 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: 10.22184/1993-8578.2017.77.6.96.108

4. Electronics and Materials Corporation limited. URL: http://eandmint.co.jp/eng/wafer/product_detail/product_insb.html (дата обращения: 28.10.2020).

5. Trail: Wafer Technology Ltd. URL: http://www.wafertech. co.uk (дата обращения: 28.10.2020).

6. MTI Corporation. URL: http://www.mtixtl.com/ (дата обращения: 28.10.2020).

7. Galaxy Compound Semiconductors, Inc. URL: http://www.galaxywafer.com/ (дата обращения: 28.10.2020).

8. Xiamen Powerway Advanced Material Co, Ltd. URL: https://www.powerwaywafer.com/compound-semiconductor/insb-wafer.html (дата обращения: 28.10.2020).

9. Акчурин Р. Х., Мармалюк А. А. МОС-гидридная эпитаксия в технологии материалов фотоники и электроники. М.: Техносфера, 2018. 488 с.

10. Горелик С. С., Дашевский М. Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков: учебник для вузов. М.: МИСИС, 2003. 480 с.

11. 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: 10.17073/1609-3577-2012-2-13-17

12. Мильвидский М. Г. Полупроводниковые материалы в современной электронике. М.: Наука, 1986. 143 с.

13. 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.

14. 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: 10.25018/0236-1493-2018-8-0-26-35

15. Захаров 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.

16. Мильвидский М. Г., Освенский В. Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников. М.: Металлургия, 1984. 256 с.

17. 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.

18. Фост Дж. Травление cоединений AIIIBV / В кн.: Травление полупроводников. М.: Мир, 1965. 382 с. (С. 202—264)

19. Амелинкс С. Методы прямого наблюдения дислокаций. М.: Мир, 1968. 440 с.

20. 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.pdf

21. Фаттахов Э. А., Концевой Ю. А., Литвинов Ю. М. Пластичность и прочность полупроводниковых материалов и структур. М.: Радио и связь, 1982. 239 с.

22. Мальков О. В., Литвиненко А. В. Измерение параметров шероховатости поверхности детали: метод. указания. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. 22 с.

23. Хусу А. П., Витенберг Ю. Р., Пальмов В. А. Шероховатость поверхностей (теоретико-вероятностный подход). М.: Наука, 1975. 344 с.

24. 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.

25. Карбань В. И., Борзанов Ю. И. Обработка монокристаллов в микроэлектронике. М.: Радио и связь, 1988. 104 с.