Способ эрозионного копирования карбидокремниевых структур
Патент 2189664
Авторы
Классы МПК
Способ эрозионного копирования карбидокремниевых структур
Реферат
Использование: в технологии электронного приборостроения, а именно в способах размерного профилирования кристаллов карбида кремния для получения структур различной конфигурации. Сущность изобретения: способ эрозионного копирования карбидокремниевых структур, включающий создание на одной из сторон подложки электропроводящего слоя с проводимостью не менее 710-1 Ом-1см-1 и последующее инициирование электроискрового разряда в водной среде между полупроводниковой подложкой и металлическим электродом. Используют несколько подложек карбида кремния, на всех поверхностях которых создают электропроводящий слой, а перед инициированием электрического разряда подложки собирают в виде пакета и закрепляют в электрод-держатель. Техническим результатом изобретения является повышение производительности и универсальности способа. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технологии электронного приборостроения, а именно к способам размерного профилирования кристаллов карбида кремния, и может быть использовано для получения структур (деталей) различной конфигурации.
Известен механический способ копирования деталей из полупроводникового карбида кремния, основанный на формировании в исходном кристалле системы сквозных резов по жесткому алгоритму с помощью алмазосодержащих дисков (см. Окунев А. О. Рентгенотопографический анализ дефектов структуры монокристаллического карбида кремния - Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физ. - матем. наук, НовГУ им. Ярослава Мудрого, Новгород, 1999, с. 16-17). Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать резы криволинейной формы и шириной менее 150 мкм. Кроме того, из-за быстрого старения (износа) диска невозможно воспроизводимо получать необходимую точность размеров деталей. Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности и универсальности способа. Для решения данной задачи предложен способ эрозионного копирования карбидокремниевых структур, заключающийся в том, что в известном способе резки полупроводниковых материалов, включающем создание на одной из сторон подложки электропроводящего слоя с проводимостью не менее 710-3 Ом-1см-1 и последующее инициирование электроискрового разряда в водной среде между полупроводниковой подложкой и металлическим электродом, используют несколько подложек карбида кремния, на всех поверхностях которых создают электропроводящий слой, а перед инициированием электрического разряда подложки собирают в виде пакета и закрепляют в электрод-держатель. На чертеже представлен один из возможных вариантов реализации способа. На изображении и в тексте приняты следующие обозначения: 1 - пакет пластинчатых кристаллов SiС; 2 - электропроводящий слой; 3 - профилирующий электрод; 4 - электрод-держатель; 5 - элемент крепежа. Способ осуществляется следующим образом. Предварительно на всех поверхностях каждого из трех кристаллов карбида кремния 1 создают электропроводящий слой 2 с проводимостью не менее 710-3 Ом-1см-1 в виде материала, способного образовывать твердые растворы с кремнием. Из кристаллов формируют пакет, который крепится с помощью элемента 5 к электроду-держателю 4. В промежутке между профилирующим электродом 3 и пакетом кристаллов, заполненным водой, инициируется электрический разряд, вызывающий эрозию SiС, которая может сопровождаться образованием жидкой фазы на основе кремния в соответствии с уравнениями 2SiС(тв)-->Si(ж)+SiС2 (г) SiС(тв)-->Si(ж)+С(тв) (Самсонов Г. В., Виницкий Н.М. Тугоплавкие соединения, М.: Металлургия, 1976, с. 168) на поверхности кристалла в области эрозионного фронта. При этом расплав взаимодействует с материалом электропроводящего слоя и вызывает сваривание (соединение) копируемых деталей по границе контакта кристаллов, входящих в пакет. Для того чтобы повысить прочность соединяемых структур в процессе копирования, собранный пакет из подложек SiС с электропроводящим слоем может быть предварительно подвергнут операции термокомпрессии (Курносов А.Н., Юдин В.В., Технология производства полупроводниковых приборов, М.:, Высшая школа, 1974, с. 285-290). В результате подложки оказываются приварены друг к другу по всей площади электропроводящего слоя. Это способствует также возможному увеличению числа подложек в пакете за счет снижения омического сопротивления на границах. Для сокращения времени копирования структур, форма и размеры которых уже определены морфологией подложки, в данном способе может быть инициирован электрический разряд в режиме ударного разрушения. В результате образуется ударная звуковая волна, которая взаимодействует с пакетом подложек и вызывает скалывание структур согласно существующей морфологии подложки (Юткин Л. А. Электрогидравлический эффект, М.-Л.: Машиностроение, 1955, 50 с.). Пример 1. Эрозионное копирование деталей в виде пластинок квадратной формы 1 х 1 х 0,45 мм проводилось на промышленной установке ЭВ00.000 с генератором ГКИ-250. В качестве профилирующего электрода использовалась латунная проволока ДКРПМКТЛ 63 ГОСТ 1066-80 диаметром (d) 100 мкм. Электротехнологические режимы: частота следования импульсов (f) 18 кГц; напряжение холостого хода (Uxx) 0,5 кВ; значение рабочего тока (Iр) 200 мА; рабочее напряжение (Up) 6 В. В качестве межэлектродной среды использовалась водопроводная вода. Пакет собирался из трех монокристаллов карбида кремния следующих политипов: 6Н, 4Н, 15R. Концентрация некомпенсированных доноров составляла Nd-Na51017см-3. Толщина кристаллов (h) 450 мкм, диаметр (d) 10 мм. Электропроводящий слой формировался на основе никеля с помощью вакуумного термического напыления. В результате были получены структуры гетерополитиповой композиции (6Н) SiC-(4Н)SiC-(15R)SiC, прочно соединенные по области реза. Взаимодействие расплава на основе кремния в процессе копирования частично травило SiC, что способствовало повышению качества поверхности, подвергшейся эрозионному воздействию. Пример 2. Эрозионное копирование деталей в виде пластинок квадратной формы 0,5х0,5х0,45 мм проводилось на промышленной установке типа А 203.23 с RC-генератором. Профилирующим электродом была латунная проволока диаметром (d) 100 мкм. Был реализован режим одиночных разрядов. Электротехнологические характеристики процесса: емкость разрядной цепи С=2,2 мкФ, напряжение холостого хода Uxx 250 В. Пакет собирался из четырех подложек (монокристаллов SiC политипа 6Н), морфология поверхности базовых граней которых была образована взаимно пересекающимися канавками с шагом tx=ty=0,5 мм, глубиной (h) 0,3-0,35 мм. В качестве электропроводящего слоя использовался алюминий, нанесенный термовакуумным напылением. В результате эксперимента были получены структуры заданных геометрических размеров и формы. Таким образом, предлагаемый способ позволяет - одновременно копировать большое число структур SiC, отличающихся по политипному составу, морфологии или электрофизическим характеристикам; - осуществлять процесс сборки (закрепления) структур (деталей) в процессе копирования; - повысить качество поверхности кристалла SiC в области реза.Формула изобретения
1. Способ эрозионного копирования карбидокремниевых структур, включающий создание электропроводящего слоя с проводимостью не менее 710-3 Ом-1см-1 и последующим инициированием электроискрового разряда в водной среде между полупроводниковой подложкой и металлическим электродом, отличающийся тем, что используют несколько полупроводниковых подложек, на всех поверхностях которых создают электропроводящий слой, собирают подложки в виде пакета, а электрический разряд инициируют в режиме образования расплава. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед инициированием разряда собранный пакет подложек подвергают термокомпрессии. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрический разряд инициируют в режиме ударного разрушения.РИСУНКИ
Рисунок 1