Влияние технологических параметров при многопроволочной резке слитков GaAs на поверхностные характеристики пластин

Механическая обработка полупроводниковых монокристаллических слитков является одним из ключевых этапов в производстве пластин GaAs. Основной вопрос для получения качественных пластин — определение оптимальных параметров механической обработки, которое заключается в выявлении зависимостей качества поверхности подложек после резки от задаваемых при этом технологическом процессе параметров. Технология получения полированных полупроводниковых пластин (подложек) у практически всех полупроводниковых материалов схожая и имеет в своем различии только ряд отличительных черт, связанных с механическими и структурными особенностями отдельных материалов. Механическая обработка является первым после роста кристалла этапом, при котором необходимо соблюдать и совершенствовать множество технологических параметров для получения качественной готовой продукции. В технологическом процессе обработки полупроводника необходимо в первую очередь разделить кристалл на пластины со схожими поверхностными характеристиками. От качества этого разделения зависит то, какие пластины получатся в конечном итоге и насколько они будут пригодны как подложки для производства приборов при массовом производстве. Исследование влияния параметров резки на структуру нарушенного слоя и основных геометрических параметров пластин позволяет выявить оптимальные параметры механической резки и диапазон отклонений, возможный для получения пластин схожего качества для дальнейшей обработки.

1. Маянов Е., Гасанов А., Князев С., Наумов А. Тенденции развития рынка монокристаллов GaAs. ЭЛЕКТРОНИКА: наука, технология, бизнес. 2018; (2(173)): 172—184. https://doi.org/10.22184/1992-4178.2018.173.2.172.184

2. Goldstein J.I., Newbury D.E., Michael J.R., Ritchie N.W.M., Scott J.H.J., Joy D.C. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis. N.Y.: Springer; 2018. 554 p.

3. Маянов Е., Пархоменко Ю., Наумов А. Краеугольный кремний: промышленное полупроводниковое материаловедение в России. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2017; (4(164)): 98—104. https://doi.org/10.22184/1992-4178.2017.164.4.98.104

4. Парфентьева И.Б., Пугачев Б.В., Павлов В.Ф., Козлова Ю.П., Князев С.Н., Югова Т.Г. Особенности формирования дислокационной структуры в монокристаллах арсенида галлия, полученных методом Чохральского. Кристаллография. 2017; 62(2): 259—263. https://doi.org/10.7868/S0023476117020205

5. Кульчицкий Н.А., Маянов Е.П., Наумов А.В. Арсенид галлия и приборы нано-, микро- и оптоэлектроники на его основе. Нано- и микросистемная техника. 2017; 19(4): 207—211. https://doi.org/10.17587/nmst.19.207-214

6. Zulehner W. Historical overview of silicon crystal pulling development. 12 p. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921510799004274 (дата обращения: 26.01.2023).

7. Uecker R. The historical development of Czochralski method. Journal of Crystal Growth. 2014; 401(99): 7—25. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2013.11.095

8. Наумов А.В. Метод создания мира. К 100-летию открытия метода Чохральского и 60-летию получения первого кристалла германия в России. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2016; (9(159)): 157—167.

9. Левонович Б.Н. О развитии производства материалов для электроники. В сб.: II Междунар. науч.-практ. конф. «Редкие металлы и материалы на их основе: технологии, свойства и применение», посвященная памяти академика Н.П. Сажина. РедМет-2022. 23–25 ноября, Москва. М.: РедМет; 2022. 138 с.

10. Князев С.Н., Югова Т.Г. Проблемы роста структурно-совершенных монокристаллов арсенида галлия методом Чохральского. В сб.: Редкие металлы и материалы на их основе: технологии, свойства и применение. РедМет-2021. Сажинские чтения. 9–10 декабря, 2021, Москва. М.: РедМет; 2021. С. 37.

11. Переломова Н.В., Тагиева М.М. Кристаллофизика. М.: Издательский Дом НИТУ «МИСиС»; 2013. 408 с.

12. Шалимова К.В. Физика полупроводников. СПб.: Лань; 2010. 390 с.

13. Левченко Д.С., Теплова Т.Б., Югова Т.Г. Исследование дислокационной структуры монокристаллов арсенида галлия, используемых для создания приборов сверхскоростной микроэлектроники. В сб.: Материалы II Междунар. науч.-практ. конф. «Экономика и практический менеджмент в России и за рубежом». Коломна, 30 апреля 2015. Коломна: Коломенский ин-т (фил.) ФГБОУ ВПО «Московский гос. машиностроительный ун-т (МАМИ)»; 2015. С. 135—137.

14. Случинская И.А. Основы материаловедения и технологии полупроводников. М.: Мир; 2002. 376 с.

15. Авров Д.Д., Лебедев А.О., Таиров Ю.М. Основные дефекты в слитках и эпитаксиальных слоях карбида кремния I. Дислокационная структура и морфологические дефекты. Известия высших учебных заведений. Электроника. 2015; 20(3): 225—238.

16. Косушкин В.Г., Кожитов Л.В., Кожитов С.Л. Состояние и проблемы выращивания монокристаллов полупроводников высокой однородности. Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2013; (1): 10—22.

17. Кудря А.В., Соколовская Э.А., Скородумов С.В., Траченко В.А., Папина К.Б. Возможности цифровой световой микроскопии для объективной аттестации качества металлопродукции. Металловедение и термическая обработка металлов. 2018; (4(754)): 15—23.

18. Суворов Э.В. Физические основы экспериментальных методов исследования реальной структуры кристаллов. Черноголовка: ИФТТ РАН; 2021. 209 с.

19. Комаровский Н.Ю., Ющук В.В., Биндюг Д.В., Богембаев Н.Р. Исследование градиента распределения дефектов в монокристаллических пластинах кремния и арсенида галлия с помощью рентгеновской топографии. Международный научно-исследовательский журнал. 2021; (4-1(106)): 26—31. https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.106.4.004

20. Князев С.Н., Комаровский Н.Ю., Чупраков В.А., Ющук В.В. Влияние технологических параметров на структурное совершенство монокристаллического арсенида галлия. В сб.: Междунар. науч. конф. «Современные материалы и передовые производственные технологии» (СМППТ-2021). Санкт-Петербург, 21–23 сентября 2021. СПб.: ФГОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»; 2021. С. 218—220.

21. Виглин Н.А., Грибов И.В., Цвелиховская В.М., Патраков Е.И. Очистка от оксидов поверхности пластин полупроводника InSb для создания латеральных спиновых клапанов. Физика и техника полупроводников. 2019; 53(2): 277—280. https://doi.org/10.21883/FTP.2019.02.47113.8906

22. Файнштейн С.М. Обработка поверхности полупроводниковых приборов. М.; Ленинград: Энергия; 1966. 256 с.

23. Левченко И.В., Стратийчук И.Б., Томашик В.Н., Маланич Г.П., Корчевой А.А. Особенности химического полирования кристаллов InAs, GaAs, InSb и GaSb в растворах (NH4)2Cr2O7–HBr–CH2(OH)CH2(OH). Вопросы химии и химических технологии. 2017; (2(111): 29—35.

24. Маслов А.А. Технология и конструкции полупроводниковых приборов. М.: Энергия; 1970. 296 c.

25. Самойлов А.М., Беленко С.В., Сирадзе Б.А., Тореев А.С., Донцов А.И., Филонова И.В. Плотность дислокаций в пленках PbTe, выращенных на подложках Si (100) и BaF2 (100) модифицированным методом «горячей стенки». Конденсированные среды и межфазные границы. 2013; 15(3): 322—331.

26. Суслов А.А., Чижик С.А. Сканирующие зондовые микроскопы (обзор). Материалы, технологии, инструменты. 1997; (3): 78—89. URL: http://microtm.com/download/mti-spmreview.pdf