Спрос на производство различных изделий микро- и оптоэлектроники на кристаллах (чипах) из полупроводниковых материалов с низким уровнем потребительской стоимости ужесточает требования к высокой точности и улучшению качества их обработки и подразумевает необходимость рассмотрения эффективных методов резки приборных пластин. В данной работе рассмотрены высокоэффективные методы резки пластин на кристаллы, позволяющие обрабатывать сложные и дорогостоящие устройства. Авторами обосновывается и экспериментально доказывается эффективность применения метода лазерного управляемого термораскалывания (ЛУТ), приведены преимущества и результаты успешного внедрения метода ЛУТ для прецизионной резки стекла, кремния, сапфира и других хрупких неметаллических материалов.
In this paper, we consider highly effective methods for cutting wafers on crystals, which allow processing complex and expensive devices. Authors substantiate and prove experimentally the effectiveness of using laser controlled thermocracking (LCT) method, the advantages and results of success ful implementation of LCT method for precision cutting of glass, silicon, sapphire and other brittle nonmetallic materials are presented.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 34882944
Проведенные обзор и анализ, показывают, что внедрение метода ЛУТ в ряд производственных процессов для изготовления защитных экранов, дисплейных панелей и современных электронных изделий на базе полупроводниковых пластин позволяет резко повысить производительность и увеличить выход годной продукции. Все это достигается благодаря основным преимуществам метода ЛУТ перед конкурирующими технологиями, а именно:
- отсутствие дефектов вдоль линий реза, о чем свидетельствуют значения шероховатостей, зачастую на несколько порядков меньших значений конкурентов;
- в сравнении с традиционными технологиями механическая прочность изделий после ЛУТ до 5 раз выше за счет бездефектности кромки;
- высокая скорость процесса, в несколько раз превышающая реальные возможности других методов;
- отсутствие ухудшений или изменений различных элементов и структур на рабочей поверхности пластин.
Список литературы
1. Кондратенко В. С. Патент РФ № 2024441. Способ резки неметаллических материалов. 1992-04-02.
2. Kondratenko V. S. Patent No. WO93/20015. Splitting of non-metallic materials. 1993-10-14.
3. Кондратенко В. С. Способ резки хрупких неметаллических материалов (варианты). Патент на изобретение RUS 2206528 15.08.2001.
4. Кондратенко В. С., Наумов А. С. Патент РФ № 2404931. Способ резки пластин из хрупких материалов. 28.08.2009-08-28.
5. Кондратенко В. С. // РИТМ. 2016. № 1. С. 50.
6. Никифорова-Денисова С. Н. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. В 10 книгах. Книга 4. Механическая и химическая обработка. - М.: Высшая школа, 1989.
7. Курносов А. И., Юдин В. В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - М.: Высшая школа, 1986.
8. Иванов В. И. // Интернет-журнал «Науковедение». 2014. № 4 (23). EDN: TCFNCX
9. Zeng X. J., Mao X., Greif R., Russo R. E. / Proc. SPIE 5448, High-Power Laser Ablation V, 1150 (September 20, 2004); http:/. DOI: 10.1117/12.544401
10. Bovatsek J. M., Patel R. S. / Proc. SPIE 7585, Laser-based Micro- and Nanopackaging and Assembly IV, 75850K (February 23, 2010); http:/. DOI: 10.1117/12.845298
11. Bonse J., Baudach S., Kruger J., Kautek W., Lenzner M. // Applied Physics A.74. 2002. P. 19.
12. Raciukaitis G., Brikas M. / Proc. SPIE 5662, Fifth International Symposium on Laser Precision Microfabrication, 717 (October 8, 2004); http:/. DOI: 10.1117/12.596604 EDN: LVQZLZ
13. Klotzbach U., Panzner M., Kasper J., Hendrik W., Thomas K., Franke V., Eckhard B. / Proc. SPIE 4637, Photon Processing in Microelectronics and Photonics, 496 (June 17, 2002); http:/. DOI: 10.1117/12.470659
14. Кондратенко B. C., Борисовский В. Е., Гиндин П. Д. // Вестник МГУПИ. 2006. № 7. С. 73.
15. Кондратенко B. C., Жималов А. Б., Солинов В. Ф., Каплина Т. В. // Стекло и керамика. 2006. № 10. С. 3. EDN: HVTLRT
16. Кондратенко В. С., Солинов В. Ф., Танасейчук А. С., Шершнев Е. Б. // Электронная промышленность. 1988. № 1(69). С. 30.
17. Кондратенко В. С., Кобыш Н. И., Наумов А. С., Гиндин П. Д., Трубиенко О. В., Илюхин С. А. Влияние способов обработки кромки стекла на прочность изделия / Труды МНТК «Инновационные технологии в науке, технике и образовании» (Тунис, 12-19 октября 2008 г.). - М.: МГУПИ. 2009. С. 60-65.
18. Кондратенко В. С., Машевич П. Р., Минаев В. В. Лазерное управляемое термораскалывание пластин сапфира. Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем». 2009. Вып. 12/ «Стойкость 2009». С. 228.
19. Кондратенко В. С., Наумов А. С. // Приборы. 2011. № 10 (136). С. 37. EDN: OHXNZH
20. Kondratenko V. S., Borisovsky V. E., Naumov A. S. New Laser Cutting Technology of Sapphire Wafers on Crystals / Advanced Materials Research Vol. 660 (2013). Online available since 2013/Feb/13 at www.scientific.net.© (2013) Trans Tech Publications. Switzerland. P. 30-34. EDN: RFCYVP
21. Kondratenko V. S., Borisovsky V. Ye., Naumov A. S. // Optics and Photonics Journal (OPJ). 2015. Vol. 5. No. 10. P. 295.
22. Кондратенко В. С., Борисовский В. Е., Гиндин П. Д., Колесник В. Д., Наумов А. С., Сорокин А. В., Черных С. П. // Приборы. 2006. № 4(70). C. 38. EDN: HTDSFR
23. Кондратенко В. С., Гиндин П. Д., Колесник В. Д., Сорокин А. В. Установка для лазерной резки полупроводниковых пластин РТ-350 / Труды МНТК «Инновационные технологии в науке, технике и образовании» (Египет, 14-21 ноября 2009 г). - М.: МГУПИ, 2009. C. 9.
24. Кондратенко В. С., Гиндин П. Д., Наумов А. С., Колесник В. Д., Сорокин А. В. Установка для лазерной резки стекла РТ-500 / Труды МНТК «Инновационные технологии в науке, технике и образовании» (Египет, 14-21 ноября 2009 г). - М.: МГУПИ, 2009. C. 10.
25. Щаврук Н. В., Мальцев П. П., Трофимов А. А., Кондратенко В. С., Зобов А. К. / Сборник трудов 6-й Международной научно-практической конференции по физике и технологии наногетероструктурной СВЧ-электроники «Мокеровские чтения» 2015, г. Москва - НИЯУ МИФИ. 2015. С. 54-55.
26. Гамкрелидзе С. А., Кондратенко В. С., Стыран В. В., Трофимов А. А., Щаврук Н. В. // Успехи прикладной физики. 2017. Т. 5. № 1. С. 80. EDN: XXRTVL
27. Гамкрелидзе С. А., Кондратенко В. С., Стыран В. В., Трофимов А. А., Щаврук Н. В. // Приборы. 2017. № 1. С. 43. EDN: XAKAUP
28. Кондратенко В. С., Борисовский В. Е., Гиндин П. Д., Наумов А. С., Сюй Тунг Минг, Сюй Чи Вай Перри Новая технология лазерного притупления острых кромок изделий из стекла / Труды Международной научно-технической конференции «Стеклопрогресс-XXI». Саратов. 27-30 мая 2008.
29. Кондратенко В. С., Наумов А. С. Способ притупления острых кромок изделий / Патент РФ № 2426700 по заявке № 2009134857 от 18.09.2009. Опубл. 20.08.2011. Бюл. № 23.
30. Kondratenko V. S., Gindin P. D., Trubienko O. V., Hsu Muchi, Naumov A. S. // J. Optical Technology. 2009. Vol. 76. Issue 11. Р. 733. EDN: PFYZJV
31. Кондратенко В. С., Зобов А. К., Наумов А. С., Лу Хунг-Ту // Фотоника. 2015. № 2 (50). С. 42. EDN: RPIDOU
32. Кондратенко В. С., Борисовский В. Е., Иванов В. И. // Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России. 2014. № 2. С. 76. EDN: SDLSOF
33. Кондратенко В. С., Борисовский В. Е., Иванов В. И., Зобов А. К. // Приборы. 2015. № 9 (183). С. 49. EDN: ULKURV
34. Кондратенко В. С., Иванов В. И. // Прикладная физика. 2017. № 1. С. 36. EDN: XXROYN
35. Кондратенко В. С., Иванов В. И. / Российская научно-техническая конференция с международным участием. Оптические технологии, материалы и системы (Оптотех-2017). - М.: МИРЭА, 2017.
1. V. S. Kondratenko, Patent RF No. 2024441. 1992-04-02.
2. V. S. Kondratenko, Patent No. WO93/20015. 1993-10-14.
3. V. S. Kondratenko, Patent RUS 2206528. 15.08.2001
4. V. S. Kondratenko and A. S. Naumov, Patent RF No. 2404931. 28.08.2009-08-28.
5. V. S. Kondratenko, RITM, No. 1, 50 (2016).
6. S. N. Nikiforova-Denisova, Technology of Semiconductor Devices (Vysshaya shkola, Moscow, 1989) [in Russian].
7. A. I. Kurnosov and V. V. Yudin, Technology of Making the Semiconductors (Vysshaya shkola, Moscow, 1986) [in Russian].
8. V. I. Ivanov, Internet-Journal Naukovedenie, No. 4, (2014).
9. X. J. Zeng, X. Mao, R. Greif, and R. E. Russo, Proc. SPIE 5448, 1150 (2004); DOI: http://dx.doi.org/10.1117/ 12.544401
10. M. James Bovatsek and S. Patel Rajesh, Proc. SPIE 7585, Laser-based Micro- and Nanopackaging and Assembly IV, 75850K (2010); DOI: http://dx.doi.org/10.1117/12.845298
11. J. Bonse, S. Baudach, J. Kruger, et al., Applied Physics A.74, 19 (2002).
12. G. Raciukaitis and M. Brikas, Proc. SPIE 5662, Fifth International Symposium on Laser Precision Microfabrication, 717 (October 8, 2004); DOI: http://dx.doi.org/10.1117/12.596604
13. U. Klotzbach, M. Panzner, J. Kasper, et al., Proc. SPIE 4637, Photon Processing in Microelectronics and Photonics, 496 (June 17, 2002); DOI: http://dx.doi.org/10.1117/12.470659
14. V. S. Kondratenko, V. E. Borisovskij, and P. D. Gindin, Vestnik MGUPI, No. 7, 73 (2006).
15. V. S. Kondratenko, A. B. Zhimalov, V. F. Solinov, and T. V. Kaplina, Steklo i keramika, No. 10, 3 (2006).
16. V. S. Kondratenko, V. F. Solinov, A. S. Tanasejchuk, et al., Eelektronnaya Promyshlennost’. No. 1 (69), 30 (1988).
17. V. S. Kondratenko, N. I. Kobysh, A. S. Naumov, et al., in Proc. MNTK “Innov. Technol. in Science” (Tunis, 12–19 October 2008). M.: MGUPI. 2009. P. 60–65.
18. V. S. Kondratenko, P. R. Mashevich, and V. V. Minaev, in Book: Radiac. Resist.Electr. Systems . No. 12. (Moscow. 2009). P. 228.
19. V. S. Kondratenko and A. S. Naumov, Pribory, No. 10(136), 37 (2011).
20. V. S. Kondratenko, V. E. Borisovsky, and A. S. Naumov, Advanced Materials Research Vol. 660 (2013). Online available since 2013/Feb/13 at www.scientific.net.© (2013) Trans Tech Publications. Switzerland. P. 30–34.
21. V. S. Kondratenko, V. E. Borisovsky, and A. S. Naumov, Optics and Photonics Journal (OPJ). 5 (10), 295 (2015).
22. V. S. Kondratenko, V. E. Borisovsky, P. D. Gindin, et al., Pribory, No. 4 (70), 38 (2006).
23. V. S. Kondratenko, P. D. Gindin, V. D. Kolesnik, A. V. Sorokin, in Proc. Intern. Conf. “Innov. Technol. in Science” (Egypt, 14-21 November 2009). M.: MGUPI. 2009. P. 9.
24. V. S. Kondratenko, P. D. Gindin, A. S. Naumov, et al., in Proc. Intern. Conf. “Innov. Technol. in Science” (Egypt, 14–21 November 2009). M.: MGUPI. 2009. P. 10.
25. N. V. Shavruk, P. P. Mal’cev, A. A. Trofimov, et al., in Proc. 6-th Intern. Conf. on Physics «Mokerovskie Chtenija» 2015, Moscow – MIFI. 2015. P. 54–55.
26. S. A. Gamkrelidze, V. S. Kondratenko, V. V. Styran, et al., Usp. Prikl. Fiz. 5 (1), 80 (2017).
27. S. A. Gamkrelidze, V. S. Kondratenko, V. V. Styran, et al., Pribory, No. 1, 43 (2017).
28. V. S. Kondratenko, V. E. Borisovsky, P. D. Gindin, et al., in Proc. Intern. Conf. «Stekloprogress-XXI». Saratov. 27–30 May, 2008.
29. V. S. Kondratenko and A. S. Naumov, RF Patent No. 2426700. 20.08.2011.
30. V. S. Kondratenko, P. D. Gindin, O. V. Trubienko, et al., Journal of Optical Technology 76, 733 (2009).
31. V. S. Kondratenko, A. K. Zobov, A. S. Naumov, et al.,
Fotonika, No. 2 (50), 42 (2015).
32. V. S. Kondratenko, V. E. Borisovsky, and V. I. Ivanov,
Oboronnyi Kompleks – Nauchno-Tehnicheskomu Progressu Rossii,
No. 2, 76 (2014).
33. V. S. Kondratenko, V. E. Borisovsky, V. I. Ivanov, and
A. K. Zobov, Pribory. No. 9 (183), 49 (2015).
34. V. S. Kondratenko and V. I. Ivanov, Prikl. Fiz., No. 1,
36 (2017).
35. V. S. Kondratenko and V. I. Ivanov, in Proc. Russian
Conf. on Optical Technologies and Materials. (Moscow, MIREA,
2017). P. 52–58.
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Бычков В. Л., Дешко К. И., Черников В. А. Коммутация тока в маломощном разряде с плазменной инжекцией 111
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Гибин И. С., Котляр П. Е. Приемники излучения терагерцового диапазона (обзор) 117
Яковлева Н. И. Механизмы Оже-рекомбинации в узкозонных полупроводниковых структурах HgCdTe 130
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Соловьёва А. Е. Изменения структуры поликристаллического ниобия при облучении его ионами ксенона различных энергий 141
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Андосов А. И., Батшева А. А., Полесский А. В., Тресак В. К., Хамидуллин К. А. Методы измерения размера фоточувствительной площадки, неравномерности чувствительности и коэффициента фото-электрической связи (обзор) 149
Патрашин А. И., Никонов А. В., Ковшов В. С. Обобщенный метод расчета облученности от абсолютно черного тела 157
Кондратенко В. С., Высоканов А. А., Сакуненко Ю. И., Третьякова О. Н., Молотков А. А., Тикменов В. Н. Разработка металлогибридного термоинтерфейса: экспериментальное исследование и математическое моделирование 166
Иванов В. И., Кондратенко В. С. Современные методы и оборудование для резки приборных пластин на кристаллы (обзор) 174
ИНФОРМАЦИЯ
Правила для авторов 184
X-th International Workshop Microwave Discharges: Fundamentals and Applications (MD-10) 187
Подписка на электронную версию журнала 188
C O N T E N T S
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
V. L. Bychkov, K. I. Deshko, and V. A. Chernikov Current switching in a low-power discharge with plas-ma injection 111
PHOTOELECTRONICS
I. S. Gibin and P. E. Kotlyar Teraherz Radiation Detectors (a review) 117
N. I. Iakovleva Auger recombination mechanisms in the HgCdTe narrow-band semiconductor structures 130
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
А. E. Solovyeva Changes of a structure of the polycrystalline niobium at irradiation by xenon ions of different energies 141
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
A. I. Andosov, A. A. Batsheva, A. V. Polesskiy, V. K. Tresak, and K. A. Khamidullin Methods for measur-ing the size of the photosensitive area, Uneven sensitivity and coefficient photovoltaic communication (a review) 149
A. I. Patrashin, A. V. Nikonov, and V. S. Kovshov Generalized method for calculating irradiance from black body 157
V. S. Kondratenko, A. A. Visakanov, Yu. I. Sakunenko, O. N. Tretiyakova, A. A. Molotkov, and V. N. Tikmenov Development of metal-hybrid thermal interface: experimental research and mathematical modeling 166
V. I. Ivanov and V. S. Kondratenko Modern methods and equipment for cutting semiconductor wafers on crystals (a review) 174
INFORMATION
Rules for authors 184
X-th International Workshop Microwave Discharges: Fundamentals and Applications (MD-10) 187
Subscription to an electronic version of the journal 188
Другие статьи выпуска
В работе приведены результатов математического моделирования и экспериментальных испытаний теплоотвода от тепловыделяющих элементов к радиатору для выбора и оптимизации параметров нового металлогибридного термоинтерфейса (МГТИ), предложенного в работах [1–4]. МГТИ представляет собой каркас из двух тонких металлических перфорированных пластин, пространство между которыми заполнено тонким слоем теплопроводящей пасты. Проведен сравнительный анализ и показаны неоспоримые преимущества МГТИ перед традиционными термоинтерфейсами.
Рассмотрен метод расчета облученности, создаваемой абсолютно черным телом (АЧТ) в произвольной плоскости, параллельной его диафрагме. Метод основан на использовании понятия «коэффициент пропускания холодной диафрагмы МФПУ», описывающего отношение потока излучения, попадающего в заданную точку плоскости сквозь диафрагму, к потоку излучения, падающему в данную точку из полусферы. Установлена полная сходимость результатов расчета величины облученности предложенным методом и единственным нормативным методом, описанным в ГОСТ 17772–88. Рассмотрены результаты расчета облученностей и нормированной разности облученностей от АЧТ с круглыми и квадратными диафрагмами в диапазоне от 0,06 мм до 20 см, и распределения облученности по площади. Показано, что облученность от АЧТ с круглой диафрагмой отличается от облученности, создаваемой АЧТ с квадратной диафрагмой такой же площади, не более, чем на один процент. Установлена полная применимость предложенного метода для расчета облученности, создаваемой АЧТ.
Данная статья является обзорной и содержит данные о методиках измерения фотоэлектрических характеристик ФПУ первого и второго поколений, таких как размер фоточувствительной площадки, неравномерность чувствительности и коэффициент фотоэлектрической связи. Все приведенные методики измерения используются при измерениях ФПУ первого и второго поколения на ведущих предприятиях в России и мире. Одновременно в статье рассмотрены зарубежные установки для проведения измерений фотоэлектрических характеристик ФПУ второго поколения и принципы их работы.
Исследование изменения структуры поликристаллического ниобия, после облучения ионами ксенона с энергиями 80, 140, 300 кэВ проводили рентгеновскими методами в излучении Сu (K). Обнаружено, что кубическая ОЦК-структура ниобия сохраняется, дополнительные сверхструктурные рентгеновские линии, нехарактерные для структуры ниобия, отсутствуют. Облучение ионами ксенона приводит к изменению химического состава ниобия, уменьшению параметров элементарной ячейки, увеличению отражательной интенсивности рентгеновских линий основной структуры ниобия, увеличению макронапряжений в решетке ниобия. Рентгеновским методом определена концентрация ионов ксенона, растворенных по глубине образца, в зависимости от энергии облучения. Приведена структурная модель растворения ионов ксенона в решетке ниобия, которая объясняет образование металлической связи ксенона с атомами ниобия. Связь между атомами ниобия и ксенона возникает при торможении ионов по глубине образца, что приводит к образованию твердого раствора замещения на основе ниобия и дефектов, возникающих при смещении атомов ниобия в тетраэдрические пустоты. Определены изменения радиуса ксенона в твердом растворе замещения на основе ниобия в зависимости от энергии ионов облучения. Приведена математическая модель, которая объясняет увеличение отражательной рентгеновской интенсивности линий твердого раствора замещения на основе ниобия с различными концентрациями ксенона. Обнаружен переход рентгеновского -излучения в - излучение.
Рассмотрены основные механизмы Оже-рекомбинации и рассчитаны скорости генерациирекомбинации и времена жизни в зависимости от состава и температуры в материале HgCdTe р- и n-типа проводимости на основе модели Битти–Ландсберга–Блэкмора (Beattie– Landsberg–Blakemore (BLB). Определены пороговые значения энергии, требуемые для процессов рекомбинации по механизмам Оже-1, Оже-7 и Оже-3. Проведена оценка темновых токов и обнаружительной способности в узкозонных полупроводниковых структурах HgCdTe с учетом фундаментальных Оже-механизмов.
Приведен обзор приемников излучения терагерцового диапазона. Отмечается, что терагерцовое излучение обладает большой проникающей способностью. Однако отсутствие источников и чувствительных детекторов терагерцового излучения в течение многих лет сдерживало исследования в этой области. В работе рассмотрены различные аспекты применения терагерцового излучения, а также основные виды и типы приемников этого излучения. Проведен анализ фотонных и тепловых приемников. Приведены подробные сведения о терагерцовых приемниках на основе ячеек Голея. Отмечается, что в настоящее время наблюдается резкая активизация исследований по созданию матричных детекторов с ячейками Голея. Для многих применений, таких как спектральное и многоцветное тепловидение, тепловые детекторы более применимы по сравнению с охлаждаемыми фотонными детекторами.
Приводятся результаты экспериментального исследования коммутации тока в маломощном разряде с плазменной инжекцией при использовании импульсного плазмотрона в качестве источника плазмы. Показана возможность полностью управляемой коммутации тока 6 А при коммутируемом напряжении 300 В и падении напряжения на разряде 10 В. Установлено, что синхронно с заполнением разрядного промежутка плотной плазмой происходит включение тока, а синхронно с освобождением промежутка от плазмы – отключение. Выдвинуто предположение о связи включения и отключения разрядного тока с зажиганием и гашением на катоде катодного пятна.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400