Способ получения пластин лейкосапфира

Способ получения пластин лейкосапфира

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОШЧЕГОГЯ ПЛАСТИН ЛЕЙКОСАПФИРА , включающий резку ленты лейкосапфира, ориентированной в плоскости (То 12), на квадратные заготовки , шлифовку заготовок до требуемых размеров, вакуумно-термическуго обработку пшифованных гшастин и их полировку , отличаю тем, что, с целью повыше1 11К процента выхода годных хшастиы ггутем снижения уровня остаточиьх напряжений заготовок , перед пиифовкой заготовок проводят отжиг в течеш е 0,5-2 ч при тем-пературе , равной 0,75-0,95 температуры плавления лейкосапфира. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3419838/25 (22) 09.04.82 (4 6) 07.02.91. Бюп. 11 5 (72) И. В.Алябьев, Н.А. Николаенко, В.С,Папков и N.Â. Суровиков (53) 621,382 (088.8) (56) Hauriti J. Problems and Soluti

ons in the preparation of sos wafers, Solid State Technology, 1978, У 4, р. 81.

Cullen G. The preparation and

properties of Не егоер1taxiаl Si licon. ,Hetегоepi taxi а1. Semiconductors for

E lectronic Devices, 1978, pp.;.6-105.

Технологический процесс

ЕТО. 035. 575. предприятия-з аявителя, Москва, К-.,482 (прототип) .

Изобретение относится к области электронной техники и-может быть ис-. пользовано в производстве подложек для кремниевых и других полупроводниковых микросхем.

Известен способ получения лейкосапфира, заключающийся в том, что объемные кристаллы калибруют (т.е. шлифуют по образующей до требуемого диаметра), разрезают на пластины, а затем подвергают шлифовке и полировке, Недостатком известного способа являются большие потери лейкосапфира на операции резки. Так, значитель. ные механические усилия резания и деформации отрезного диска ввиду черезвычайно высокой твердостй сапфи„„Я0„„10568О5

2 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИН ЛЕЙКОСАПФИРА. включающий резку ленты лейкосапфира ориентирОезанлой в плос кости (1012), на квадратные заготовки, шлифовку заготовок до требуемых размеров, вакуумно-термическую обработку шлифованных пластин и их полировку, отличающийся тем, что, с целью повышения гтроцента выхода годных пластин Itj TGM снижения уровня остаточ ш х напряжений заготовок, перед шлифовкой заготовок прово" дят отжиг B течение 0»5-2 ч при тем--пературе, равной О, 75-0,95 температуры плавления лейкосапфира.

I ра требуют для предотвращения раскалывания пластин в процессе резки увеличивать их толщину до 1,0-1,2 мм, хотя конечная толщина пластин должна быть меньше 600 мкм. Кроме того, для сохранения приемлемой геометрии пластин и достаточной износоустойчивости отрезного диска толщина основы и ре-! жущей кромки диска увеличены в 1,52 раза по сравнению с аналогичным инструментом дпя кремния. Все зто ведет к дополнительным потерям лейкосапфира.

Известен способ получения пластин лейкосапфира, зключанщий разрезание ленты лейкосапфира на квадратные заготовкии,. шлифовку з агото вок до требуеьих размеров и полировку.

3 1056805 4

Недостатком известного способа яв-. ляется низкий процент выхода годных на операциях шлифовки (брак от растрескивания пластин) и полировки (брак по царапинам и рискам). Брак при шлифовании пластин объясняется по периферии калиброванных пластин густой -.-сетки трещин. Брак после полирования вызван наличием в приповерхностном нарушенном слое пластин алмазных зерен, внедренных при шлифовании. В процессе.полировки зти зерна, значительно превосходящие по своим размерам полированную фракцию, царапают обра" батываемую поверхность.

Наиболее близким по те снической сущности и достигаемому результату является способ получения пластин лейкосапфира, включающий резку ленты 20 лейкосапфира, ориентированной в ппос"

;кости (1012), на квадратные заготовки, шлифовку заготовок до требуемах .размеров, вакуумно-термическую обра-. ,ботку шлифованных ппастин и их полировку.

Термообработка проводится в вакууме (10 -10 ) мм.рт.ст., при температуре (1500-1800) С в течение 1-2 ч и способствует уменьшению царапин н рисок на поверхчости полированных пластин.

В этом способе по сравнению с объемными кристаллами снижена на 15

20Х норма расхода лейкосапфира на от35 резаемую пластину. Кроме того, для разрезания лент лейкосапфира, при равном объеме выпуска апастин с объемными монокрнсталлами, требуется в

20-25 раз меньше отрезных станков и в 30-40 раз меньше алмазных отрезных дисков, Однако, как показывает практика промышленного использования способа-прототипа, его недостатком является низкий выход годных (не более 703) 45 на операции шлифовки.

Целью изобретения является повышение процента выхода годных ппастин путем снижения уровня остаточных напряжений заготовок.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения пластин лейкосапфира, включающем резку ленты лейкосапфира, ориентированной в плоскос" ти (T012) на квадратные заготовки, калибровку заготовок до требуемого диа- 5 метра, шлифовку,вакуумно-термическуюобрабогку шлифованных пластин иих полировку, перед калибровкой заготовок

l проводят отжиг в течение 0,5-2 ч при температуре, равной 0,75-0,95 Т„.. лейкосапфира. 1

Сущность изобретения заключается в следукщем.

Ленты лейкосапфира, выращенные методом Степанова, отличаются повьппенной,ппотностью дислокаций и высоким уровнем остаточных напряжений. По сравнению с наиболее качественными объемнымн кристаллами, получаеьыми методом Кнропулоса, в лейкосапфировых лентах плотность дислокаций превышена на 1,5-2 порядка, а величина остаточных напряжений — в 20-30 раз, Известно, что процессы хрупкого pasрушения иразвития трещин в монокристал- лах протекают тем интенсивнее, чем выше плотность дефектов и уровень остаточ. ных напряжений. Как показали исследования, при шлифовке кристаллографической ппоскости (ТО! 2) трещины в монокристаплах сапфира с уровнем остаточных напряжений 200 кг/см в два раза длиннее, чем в монокристаллах с уровнем напряжений 1О кг/см . Выявилось, что при калибровке квадратных заготовок, нарезанных из лент лейкосапфира, ориентированных го плоскости (1012) „происходит интенсивное развитие трещин от края вглубь пластин.

Этот процесс усиливается еще и тем что в пластинах ориентации (7012) к их образующим выходят Под углом 90 плоскости спайности (0112) и (1120) .

Можно предположить, что при калибровке пластин из ленты на их периферии образуется сеть трещин, понижающих величину напряжения хрупкого разрушения. Дальнейшее развитие достаточно глубоких ".рещнн . При .шлифовании ппастин приводит к их растрескинанию, Действительно, в процессе шлифования развитие трещин, приводящее к растрескиванию,начинается с того края пластины, положение которого кристаллографически связано с взаимным расположением ппоскостей спайности.

Процессы хрупкого разрушения и развития трещин при калибровке квадратных заготовок можно ослабить и устранить путем существенного уменьшения уровня остаточных напряжений, снжкеНИЯ ПЛОТНОСТИ ДИСЛбкаций» ЦЕЛЬ ДОСтИ гается отжигом квадратных заготовок при температурах, близких к точке плавления лейкосапфира (Т,щ =2035 С), о

56805 6 связке. Шлифованные пластины отжигают при T 1550 C в течение 1 ч в ва-,. кууме Р=10 "мм рт. ст. Полирование

5 . осуществляют в два этапа: грубое по- г лирование алмазной пастой 10/7 и су— перфинишное полирование коллоидааьной окисью кремния, Выход годных на операции шлифовки составил 98% но сравнению с 42-68Х в способе-прототипе (партия пластин -120 mT. D 60 мм) .

Пример 2. Исходные ленты лейкосапфира,ориентированные в плоскостй (1012), разрезают на квадратные заготовки, которые отжигают затем при

Т=1925 С (0,94 Т ) в течение 0,5 ч.

Подъем температуры до 900 С осуществляется в вакууме не хуже 2 10 1мм

20 рт.ст. со скоростью 25 С/мин, при достижении температуры 900 С производят напуск инертного газа Не до давления, 460 мм рт.ст. Дальнейший подъем температуры осуществляют с такой же ско25 ростью -25 С/мин. Скорость сброса температуры -20 С/мин. Затем заготовки калибруют до диаметра 76 мм, ишифуют, .подвергают вакуумнотермической обработке (режимы которой приведены

30 в примере I), полируют, Выход годных на операции шлифовки составил 99Х по сравнению с 4268Х в способе-прототипе (партия пластин — 100 шт, D 76 мм).

Редактор О,Филиппова

Корректор И. Кучерявая

Техред Л.Олийнык

Заказ 767 Тираж 363 . Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101

5 10 за счет протекания пластической деформации, Верхний предел 0,95 T „(1933 Ñ) в данном интервале температур .отжига ограничивается появляющейся опасностью подппавления заготовок лейкосапфира за счет возможных скачков температуры. Нижний предел ограничен ско-. ростью протекания пластической деформации. При температуре ниже 0;75 Т (1526®С) для снятия напряжений тре. буется увеличивать время отжига до

10 и более часов. Нижний предел времени отжига обусловлен необходимостью достаточно полного снятия остаточных напряжений, а верхний определен практически, и при любых условиях отжига в рекомендуемых пределах, обеспечивает достижение цели.

Пример 1. Исходные ленты лейкосапфира, ориентированные в плоскости (1012), разрезают на квадратные заготовки алмазными дисками с внешней режущей кромкой. Заготовки отжигают в вакууме 4 1(Г мм.рт. ст, при Т =

1700 С, что составляет О, 83 Т „„ в течение 1 ч. Подъем температурй производят со скоростью 20 С/мин, сброс со скоростью 15 С/мин, Затем квадратные заготовки калибруют на круглошли-. фовальном станке алмазным диском на метяллической связке до диаметра

60 мм. Следукщий процесс шлифования осуществляется на ппоскошлифовапьном. станке СПП алмазным диском зернистостью алмаза 100/80 на органической

Использование предлагаемого спосо».. ба увеличило выход годных на ЗОХ.