способ резки объемных монокристаллов карбида кремния
Классы МПК: | H01L21/304 механическая обработка, например шлифование, полирование, резка |
Автор(ы): | Карачинов В.А. |
Патентообладатель(и): | Карачинов Владимир Александрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-04-16 публикация патента:
10.04.2003 |
Изобретение относится к технологии электронного приборостроения. Предложен способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, включающий инициирование электроискрового разряда в водной среде между кристаллом и металлическим электродом. При этом перед инициированием электрического разряда на поверхности кристалла создают короткозамкнутый виток, а электрический разряд инициируют в кристаллографическом направлении
при межэлектродном зазоре не более 300 мкм. Короткозамкнутый виток электрически соединяют с электродом-держателем. В результате появляется возможность осуществлять резку слитков SiC любого диаметра и длины на пластины, уменьшить концентрацию трещин в области нарушенного слоя SiC, повысить качество обработанной поверхности SiC. 1 ил.
Рисунок 1
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-1t.gif)
Формула изобретения
1. Способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, включающий инициирование электроискрового разряда в водной среде между кристаллом и металлическим электродом, отличающийся тем, что перед инициированием электрического разряда на поверхности кристалла создают короткозамкнутый виток, а электрический разряд инициируют в кристаллографическом направлении![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-13t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии электронного приборостроения и может быть использовано для резания объемных монокристаллов (слитков) карбида кремния на пластины. Известен механический способ разрезания объемных монокристаллов карбида кремния, основанный на формировании в исходном слитке системы сквозных резов с помощью алмазосодержащих дисков (см. Окунев А.О. Рентгенотопографический анализ дефектов структуры монокристаллического карбида кремния. Автореферат диссертации на соискание уч. степени канд физ.-мат. наук. Новгород: НовГУ им. Ярослава Мудрого, 1999, с. 16-17). Недостатком известного способа является то, что он не позволяет резать слитки большого диаметра (d![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202005/8805.gif)
Недостатками прототипа являются:
1) низкая производительность из-за большой величины индуктивного сопротивления слитка SiС;
2) низкое качество обработанных поверхностей SiC из-за высоких значений напряжения, используемого при создании электроискрового разряда. Задачей предлагаемого решения является повышение производительности и качества резки. Для решения данной задачи предложен способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, заключающийся в том, что в известном способе резки полупроводниковых материалов, включающем инициирование электроискрового разряда в водной среде между кристаллом и металлическим электродом, перед инициированием электроискрового разряда на поверхности кристалла создают короткозамкнутый виток, а электрический разряд инициируют в кристаллографическом направлении типа
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-4t.gif)
1) осуществлять резку слитков SiC любого диаметра и длины на пластины, в том числе и тонкие < 500 мкм;
2) уменьшить концентрацию трещин в области нарушенного слоя SiC;
3) повысить качество обработанной поверхности SiC;
4) изготавливать (вырезать) пластины SiC с эквипотенциальными поверхностями. На чертеже представлен один из возможных вариантов реализации способа. На изображении и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - объемный монокристалл SiC (слиток);
2 - электрод-держатель;
3 - короткозамкнутый виток;
4 - проволочный электрод;
5 - элемент крепежа. Способ осуществляется следующим образом. Предварительно на поверхности слитка 1 создают короткозамкнутый виток 3. Слиток крепят к электроду держателю 2. В промежутке между проволочным электродом 4 и слитком SiC 1, заполненным водой, инициируют электрический заряд, вызывающий эрозию SiC. Введение короткозамкнутого витка вызывает уменьшение индуктивного сопротивления слитка за счет перераспределения индуктивности между слитком и витком. При этом увеличивается разрядный ток в зоне эрозии, а следовательно, и производительность процесса. Кроме того, поверхность короткозамкнутого витка является эквипотенциальной (см. Мезда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: Пер. с англ. М.: Мир, 1990, с.80), что способствует равномерному распределению электрического тока по поверхности слитка в зоне реза. Это гарантирует возникновение электроискрового разряда в слитках любого диаметра, а также улучшает стабильность процесса эрозии и качество обработанной пластины. Для того чтобы исключить интенсивное растрескивание материала в зоне эрозии за счет образования магистральных трещин по известным системам скольжения в SiC и отслаивания по плоскостям спайности типа (1010) (см. Современная кристаллография. Т.4: Физические свойства кристаллов/ Шувалов Л. А. , Урусовская А.А., Желудев И.С. и др., М.: Наука, 1981, с.91, 131-141), инициирование электрического разряда осуществляют в кристаллографическом направлении типа
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-5t.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-6t.gif)
Проведение процесса эрозии при межэлектродных зазорах не более 300 мкм способствует насыщению поверхности нарушенного слоя SiC атомами материала проволочного электрода за счет образования факелов, ориентированных от проволочного электрода к поверхности SiC (см. Фотеев Н. К. Технология электроэрозионной обработки. М.: Машиностроение, 1980, с.184). Это повышает производительность и качество процесса разрезания слитка за счет уменьшения поверхностного электрического сопротивления SiC и равномерного распределения электрического тока в зоне реза. Для того чтобы от реза к резу иметь одинаковое значение тока короткого замыкания и тем самым воспроизводимо получать постоянную долю SiC эродированного в жидкой и паровой средах (см. Верхотуров А.Д., Подчерняева И.А. и др. Электродные материалы для электроискрового легирования. М.: Наука, 1988, с. 224), короткозамкнутый виток может соединяться с электродом-держателем. Это способствует повышению качества резки слитков. Пример 1. Эрозионная резка объемных монокристаллов карбида кремния на пластины толщиной h=500 мкм проводилась на промышленной установке ЭВ00.000 с генератором ГКИ-250. В качестве профилирующего электрода использовалась латунная проволока ДКРПМ КТЛ 63 ГОСТ 1066-80 диаметром d=100 мкм. Электротехнологические режимы: частота следования импульсов f=18 кГц, напряжение холостого хода Ux.x= 0,5 кВ, максимальное значение рабочего тока составляла Iр
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202115/8773.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202115/8773.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202002/247.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202004/8226.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-7t.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-8t.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202115/8773.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202002/247.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-9t.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202115/8773.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202002/247.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-10t.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202002/247.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202002/247.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202115/8773.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202002/247.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202004/8226.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-11t.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202002/247.gif)
![способ резки объемных монокристаллов карбида кремния, патент № 2202135](/images/patents/268/2202135/2202135-12t.gif)
- повысить производительность резки слитков карбида кремния на пластины;
- повысить качество обработанной поверхности карбида кремния.
Класс H01L21/304 механическая обработка, например шлифование, полирование, резка