Статья

Название статьи ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ПОДЛОЖЕК ИЗ САПФИРА ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
Автор Ю.В. Клунникова
Рубрика РАЗДЕЛ I. ЭЛЕКТРОНИКА
Месяц, год 04, 2016
Индекс УДК 621.382
DOI
Аннотация Предложена методика и представлены результаты оптимизации технологического процесса получения изделий из сапфира (α-Al2O3) для интегральных схем. Отличиями предлагаемой методики оптимизации технологического процесса получения подложек из сапфира для интегральных схем являются использование методов экспертной оценки и планирования эксперимента в ходе проведения моделирования технологического процесса, разработка оптимизационной модели, использование специализированной базы данных. Проведены расчеты времени кристаллизации и уровня дефектов в кристалле сапфира, определяющегося количеством пузырей на единицу площади. Построена модель, позволяющая задавать различные уровни дефектов сапфира и проводить оптимизацию временных параметров технологического процесса получения кристаллов сапфира. В статье приведена обобщенная структура управления технологическим процессом получения изделий из сапфира. Разработано программное обеспечение на языке программирования С++, позволяющее рассчитывать режимы роста и обработки кристаллов сапфира, выбирать оптимальные параметры технологических процессов роста и обработки сапфира, представить прогноз дефектных характеристик сапфира, выявлять закономерности в процессах роста и обработки кристаллов сапфира. Данное программное обеспечение является универсальным и может быть использовано при выращивании кристаллов из различных материалов. На основе проведенных исследований отработана технология роста сапфира с ориентацией (1102) методом горизонтальной направленной кристаллизации с низким содержанием микрочастиц (104 см-3) и низким уровнем остаточных напряжений (менее 3 МПа). Приведены основные технические данные подложек из сапфира, изготовленных по разработанной технологии в сравнении с другими производителями.

Скачать в PDF

Ключевые слова Сапфир; оптимизация; технологический процесс.
Библиографический список 1. Багдасаров Х.С., Горяинов Л.А. Тепло- и массоперенос при выращивании монокристаллов направленной кристаллизацией. – М.: Физматлит, 2007. – 224 с.
2. Dobrovinskaya E.R., Lytvynov L.А., Pishchik V. Sapphire: material, manufacturing, applications. – US: Springer, 2009. – 362 p.
3. Nizhankovskyi S.V., Tanko A.V., Sidelnikova N.S., Adonkin G.T. Formation of longitudinal aggregation of inclusions in bulk sapphire and yttrium-aluminum garnet grown by horizontal directed crystallization method // Crystal Research and Technology. – 2015. – № 50 (3). – P. 223-229.
4. Rogov V.V. Physicochemistry in processes of the formation of functional surfaces of glass and sapphire (α-Al2O3) components for electronics and optical systems in tribochemical polishing // Journal of superhard materials. – 2009. – No. 3. – Vol. 31. – P. 74-83.
5. Багдасаров Х.С., Горяинов Л.А. Развитие горизонтальной направленной кристаллизации тугоплавких диэлектрических материалов // Инженерно-физический журнал. – 1998. – Т. 71, № 2. – С. 248-253.
6. Sun C., Xue D. Crystal growth and design of sapphire: Experimental and calculation studies of anisotropic crystal growth upon pulling directions // Crystal Growth and Design. – 2014. – № 14 (5). – P. 2282-2287.
7. Багдасаров Х.С. Высокотемпературная кристаллизация из расплава. – М.: Физматлит, 2004. – 160 с.
8. Клунникова Ю.В. Модель влияния параметров технологического процесса получения сапфира на качество кристаллов // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2010. – № 7 (108). – С. 198-203.
9. Малюков С.П., Стефанович В.А., Лебедев Г.А. Метод оптимизации управления технологическим процессом выращивания кристаллов лейкосапфира // Известия ТРТУ. – 2006. – № 5 (60). – С. 210-214.
10. Suzuki T., Shirotsuki K., Taishi T., Hoshikawa К. Contact angle of sapphire melt and bubble generation on crucible material // Journal of Crystal Growth. – 2014. – No. 401. – P. 508-510.
11. Соколов Ю.А. Автоматизация процесса литья изделий с направленной и монокристаллической структурой // Приборы и системы. Управление, контроль диагностика. – 2003. – № 4. – С. 27-28.
12. Borodin A.V., Frantsev D.N. Development of a start-to-finish automation system for shaped sapphire crystals growth // Journal оf Crystal Growth. – 2004. – Vol. 275. – P. 2089-2097.
13. Лебедев Г.А., Малюков С.П., Стефанович В.А., Чередниченко Д.И. Теплофизические процессы при получении кристаллов лейкосапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации // Кристаллография. – 2008. – T. 53, № 2. – C. 356-360.
14. Лебедев Г.А., Малюков С.П., Чередниченко Д.И. Исследование модели жидкофазной рекристаллизации слоя поликремния на сапфировой подложке // Кристаллография. – 2009. – Т. 54, № 3. – С. 553-558.
15. Малюков С.П., Нелина С.Н., Стефанович В.А. Физико-технологические аспекты изготовления изделий из сапфира. – Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2012. – 164 с.
16. Grin L.A., Budnikov A.T., Sidelnikova N.S., Adonkin G.T., Baranov V.V. Optimization of temperature conditions for the growth of large-size sapphire crystals by the method of horizontally directed crystallization // Functional Materials. – 2013. – № 20 (1). – P. 111-117.
17. Malyukov S.P., Klunnikova Yu.V. Nano- and Piezoelectric Technologies, Materials and Devices (chapter in book) // New York: Nova Science Publishers, 2013. – P. 133-150.
18. Malyukov S.P., Klunnikova Yu.V. Advanced Materials (chapter in book) // Springer Proceedings in Physics. – 2014. – Vol. 152. – P. 55-69.
19. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Информационная и экспертная системы оптимизации производства сапфира // Программные продукты и системы. – 2013. – № 2. – С. 240-243.
20. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Программа расчета и выбора параметров роста монокристаллов лейкосапфира / Св. об офиц. рег. прогр. для ЭВМ № 2008612944. 2008.
21. Гаскаров Д.В. Интеллектуальные информационные системы: учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 2003. – 431 с.
22. Кольцова Э.М., Шилов Н.И., Василенко В.А. Алгоритмическое и программное обеспечение для процессов массовой кристаллизации из растворов // Программные продукты и системы. – 1997. – № 1. – С. 37-43.
23. Иванян А.Ю. Исследование и оптимизация основных показателей систем механической обработки // Известия ТРТУ. – 2004. – № 3 (38). – С. 288-289.
24. Akselrod M.S., Bruni F.J. Modern trends in crystal growth and new applications of sapphire // Journal of Crystal Growth. – 2012. – No. 360 (1). – P. 134-145.
25. Malyukov S.P., Klunnikova Yu.V. Advanced Materials – Studies and Applications (chapter in book). – New York: Nova Science Publishers, 2015. – P. 65-76.

Comments are closed.