LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Удосконалення технології шліфування кремнієвих структур з діелектричною ізоляцією

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ,

ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І УПРАВЛІННЯ





Ткаченко Максим Олексійович

УДК 548.316.2



УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ШЛІФУВАННЯ КРЕМНІЄВИХ

СТРУКТУР З ДІЕЛЕКТРИЧНОЮ ІЗОЛЯЦІЄЮ


Спеціальність 05.27.06 – Технологія, обладнання та виробництво електронної техніки





Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук





Кременчук – 2005


Дисертацією є рукопис.



Робота виконана на кафедрі комп’ютеризованих систем автоматики у Кременчуцькому університеті економіки, інформаційних технологій і управління.


Науковий керівник -

доктор технічних наук, професор Оксанич Анатолій Петрович,

Кременчуцький університет економіки, інформаційних технологій і управління, завідувач кафедри комп'ютеризованих систем автоматики.


Офіційні опоненти


доктор фізико-математичних наук, професор

Новиков Микола Миколайович.

Національний університет ім.Тараса Шевченка, професор кафедри фізики металів.


кандидат технічних наук, доцент

Петренко Василь Радіславович,

Кременчуцький університет економіки, інформаційних технологій і управління, завідувач кафедри інформатики.


Провідна установа -

Інститут монокристалів,

Науково-технологічний комплекс "Інститут монокристалів" НАН України, м. Харків.


Захист відбудеться "_23.12.2005 p. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К45.124.01 при Кременчуцькому університеті економіки, інформаційних технологій і управління за адресою:

39600, м. Кременчук, вул. Пролетарська, 2437, аудит. 1301.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління за адресою: 39600, м. Кременчук, вул. Пролетарська, 2437


Автореферат розісланий 10.11. 2005 р.


Вчений секретар спеціалізованої вченої ради С. Е. Притчин



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ




Актуальність теми. В даний час діелектрична ізоляція (шар Si2) широко використовується у виробництві інтегральних схем (ІС). Якщо колись діелектрична ізоляція використовувалася тільки при створенні дорогих радіаційно-стійких ІС, то в даний час з її допомогою виготовляються лінійні високовольтні і широкий клас цифрових схем.

Кремнієві структури з діелектричною ізоляцією (КСДІ), що використовуються для виготовлення вище перерахованих ІС, виготовляються з кремнієвих пластин орієнтації (111) і (100) діаметром 76 – 100 мм із наступним нанесенням на них шарів Si2, Siполі, Sn+ і інших технологічних шарів при високотемпературних процесах з наступною механічною обробкою.

Нанесення шарів Si2, Siполі й інших при виготовленні КСДІ висунуло додаткові вимоги до якості обробки поверхні структур, а також до їхніх геометричних параметрів, таких як вигин (відхилення від площинності) і відхилення від паралельності пластин і структур. У зв'язку з цим подальший розвиток одержали різні методи механічної обробки.

Багаторазові механічні обробки й обумовлені ними ушкоджені шари на поверхні пластин, послідовне виготовлення шарів різного складу, термічні обробки в різних середовищах поставили перед дослідниками і технологами ряд задач, серед яких дуже важливою є задача зниження рівня внутрішніх напруг, що супроводжують більшість етапів виготовлення КСДІ.

В даний час для різання зазвичай застосовують алмазні круги з внутрішньою ріжучою кромкою, а для шліфування і полірування як абразив використовуються кристали корунду, алмазу, окису хрому і т.д. у вигляді порошків різної зернистості або суспензій. Істотним недоліком механічного методу обробки поверхні кремнієвих пластин є вплив абразивних часток на монокристал, що викликає появу різного роду дефектів, пов'язаних із процесом обробки. Ушкодження, внесені таким чином, виявляються в тонкому поверхневому шарі, названому ушкодженим шаром, величина якого визначається, в основному, розміром зерна абразиву. Ці ушкодження істотно впливають на наступні процеси дифузії, эпітаксійного нарощування, а також безпосередньо на параметри ІС.

В цих умовах дуже перспективним представляється пошук шляхів видалення цих ушкоджень чи зниження їхнього рівня за допомогою математичного моделювання процесів механічної обробки КСДІ і наступною оптимізацією процедури керування процесом шліфування КСДІ.

Задача визначення оптимальних кінематичних параметрів процесу шліфування КСДІ і розробки обладнання, що забезпечує необхідні механічні характеристики КСДІ на різних стадіях їхнього виробництва, на сьогодні є особливо актуальною для подальшого розвитку електронного матеріалознавства.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в Кременчуцькому університеті економіки, інформаційних технологій і управління (КУЕІТУ) на кафедрі комп'ютеризованих систем автоматики відповідно до міжвідомчої науково-технічної програми “Нанофізика і наноелектроніка”, науково-технічної програми “Електроніка - 2005” і планів госпдоговірних науково-дослідницьких робіт:

  • НДР “Автоматизована система керування процесом шліфування кремнієвих структур з діелектричною ізоляцією”, договір № 12/04 ВП від 20.09. 2003 р., замовник ДП “Завод чистих металів” ВАТ “Чисті метали”;

  • НДР “Розробка математичного забезпечення “АСУ-САШ”, договір № 10/05 ВП від 15.10. 2004 р., замовник ДП “Завод чистих металів” ВАТ “Чисті метали”.

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційної роботи – оптимізація технологічних параметрів процесу шліфування КСДІ на основі розробленої математичної моделі процесу шліфування і створення системи автоматичного керування процесом шліфування КСДІ на базі верстату САШ-420М, що забезпечує зниження рівня ушкоджень поверхневого шару КС і їхню тріщиностійкість.

Досягнення поставленої мети забезпечується в результаті вирішення наступних задач:

  • Аналіз розподілу внутрішніх напруг і деформацій при змінних режимах обробки КСДІ.

  • Розробка математичної моделі процесу механічної обробки, необхідної для визначення оптимальних кінематичних параметрів процесу шліфування КСДІ.

  • Розробка процедури оптимізації величини глибини шліфування КСДІ.

  • Розробка процедури визначення оптимального розташування КСДІ на вакуумному столі.

  • Розробка концепції побудови автоматизованої системи керування верстатом алмазного шліфування КСДІ.

  • Розробка автоматизованого (програмуємого) пристрою для керування процесом шліфування з метою забезпечення заданих структурно-геометричних характеристик КСДІ.

    Об'єкт дослідження – технологічні процеси механічної обробки КСДІ.

    Предмет дослідження - шляхи удосконалення технології шліфування КСДІ на верстаті алмазного шліфування САШ-420М.

    Методи дослідження. Виконані дослідження базуються на фундаментальних положеннях теорії пружності, фізики напівпровідників, фізико-хімічних основах технології мікроелектроніки і результатах практичних досліджень на шліфувальному обладнанні.

    У дослідженнях використовувалися методи:

    • рентгенографічний метод для визначення вигину КСДІ за допомогою двокристального спектрометра;

    • індуктивний метод для контролю товщини і відхилення від площин;

    • методика розрахунку залишкових (внутрішніх) напруг за деформаційними кривими, отриманими пошаровим травленням;

    • математичне моделювання.

    Наукова новизна отриманих результатів. У процесі розв’язання поставлених задач автором отримані наступні наукові результати:

  • Уперше визначені оптимальні значення основних параметрів процесу шліфування


  •