Способ полирования поверхности подложки

Изобретение относится к области шлифования и полирования, а именно к обработке монокристаллов. Способ включает ориентацию поверхности подложки и химико-механическое полирование с применением абразивной суспензии и полирующей плиты. Ориентированную подложку закрепляют на пластине из тугоплавкого металла. Затем проводят химико-механическое полирование закрепленной на пластине подложки при давлении полирующей плиты на подложку 1÷2 кг/см² и скорости вращения полирующей плиты 40÷60 м/с. В результате повышается качество выращиваемых монокристаллов 1 з.п. ф-лы.

 

Предлагаемый способ полирования поверхности подложки относится к способам шлифования и полирования, а более точно к обработке монокристаллов.

Известен способ полирования пластин из керамических материалов /1/. Способ предусматривает воздействие на поверхность пластин инструментом и полирующим составом, содержащим алмазный порошок. Полирование ведут на глубину не менее 30 мкм, по меньшей мере в два этапа, причем на втором этапе осуществляют съем припуска 5÷15 мкм. Известный способ позволяет повысить качество подготовки поверхности для металлизации. Недостатком известного способа является отсутствие ориентации поверхности подложки в процессе полировки, вследствие чего известный способ /1/ не позволяет осуществлять качественную подготовку поверхности подложки для процессов роста и эпитаксии.

Известен также способ полирования поверхности подложки, в частности, из нитрида алюминия, включающий ориентацию поверхности подложки и химико-механическое полирование с применением абразивной суспензии.

Применение известного способа позволяет получить хороший результат при окончательной полировке подложки, но нецелесообразно для использования при подготовке поверхности для дальнейшего роста монокристалла. Объясняется это тем, что после полирования известным способом подложка должна быть закреплена на пластине из тугоплавкого металла, а в ряде случаев на крышке ростовой камеры. В процессе закрепления подложки на пластине из тугоплавкого металла ухудшается качество полированной поверхности, что в свою очередь отрицательно сказывается на качестве выращиваемого кристалла.

Техническим результатом реализации предлагаемого способа полирования поверхности подложки является повышение качества подготовки поверхности подложки для процесса роста монокристалла.

Технический результат реализуется за счет того, что в способе полирования поверхности подложки из нитрида алюминия, включающем ориентацию поверхности подложки и химико-механическое полирование с применением абразивной суспензии и полирующей плиты, ориентированную подложку закрепляют на пластине из тугоплавкого металла, после чего проводят химико-механическое полирование закрепленной на пластине подложки при давлении полирующей плиты на подложку 1÷2 кг/см² и скорости вращения полирующей плиты 40÷60 м/с.

В ряде случаев целесообразно, чтобы в качестве пластины из тугоплавкого металла была использована крышка ростовой камеры для выращивания монокристалла.

Проведение процесса полирования подложки, установленной на пластине из тугоплавкого металла, в особенности, если в качестве пластины из тугоплавкого металла использована крышка ростовой камеры, обеспечивает идеальную поверхность подложки для дальнейшего роста монокристалла.

Объясняется это тем, что в предлагаемом способе закрепление подложки на пластине из тугоплавкого металла или на крышке ростовой камеры осуществляется до процесса полирования. Благодаря такой последовательности операций исключается возможность отрицательного влияния процесса закрепления на отполированную подложку. Качество подготовки подложки повышается, а следовательно, создаются условия для повышения качества выращиваемых кристаллов.

При условии, что давление полирующей плиты на подложку составляет менее 1 кг/см², процесс полировки проходит неэффективно, т.к. падает скорость съема материала, значительно увеличивается длительность технологического процесса, что делает его нерентабельным.

При давлении полирующей плиты на подложку более чем 2 кг/см² скорость вращения снижается за счет увеличения сил трения, возникающих в процессе вращения, что приводит к возникновению дефектов в зоне соединения подложки и пластины из тугоплавкого металла, а в ряде случае к растрескиванию подложки.

При скорости вращения менее 40 м/с процесс съема материала протекает очень медленно, т.е. снижается производительность способа в целом.

С другой стороны при увеличении скорости вращения более чем 60 м/с наблюдается деформация соединения подложки и пластины из тугоплавкого металла и повреждение подложки.

Использование в качестве пластины из тугоплавкого металла крышки ростовой камеры позволяет дополнительно увеличить герметичность ростовой камеры, а следовательно, уменьшить потери материала источника паров алюминия.

Предлагаемый способ был опробован при подготовке к процессу выращивания монокристаллов подложек из нитрида алюминия.

Подложку из кристаллического нитрида алюминия ⊘ 15 мм и толщиной 500 мкм ориентировали на дифрактометре рентгеновском ДРОН-4-07, после чего закрепляли на пластине из вольфрама. Затем закрепленную на пластине из тугоплавкого металла подложку устанавливали на полировальном станке и осуществляли процесс полирования при давлении полирующей плиты на подложку 1,5 кг/см² и скорости вращения полирующей плиты 45 м/с. Были получены подложки с шероховатостью 2,2 Å. Затем закрепленную на пластине подложку помещали в ростовую камеру и проводили процесс роста монокристалла.

Полученные кристаллы обследовались на дифрактометре рентгеновском ДРОН-4-07. Получены кристаллы со следующими параметрами:

Параметр ячейки кристалла, нм	0,498±0,001
Полуширина кривой качания, угл. сек.	не более 300"

Результат воспроизведен в 10 опытах.

По данным рентгеноспектрального анализа кристаллы однородны по всему объему и не содержат включений.

Источники информации

1. Патент РФ №2166423, заявл. 21.10.1998, опубл. 10.05.2001, МПК 7: В24В 1/00 «Способ полирования пластин из керамических материалов».

2. International publication number WO 03043780, priority date 2001.11.20, publication date 2003.05.30, classification European В24В 37/04, «Method for polishing a substrate surface.»

1. Способ полирования поверхности подложки из нитрида алюминия, включающий ориентацию поверхности подложки и химико-механическое полирование с применением абразивной суспензии и полирующей плиты, отличающийся тем, что ориентированную подложку закрепляют на пластине из тугоплавкого металла, после чего проводят химико-механическое полирование закрепленной на пластине подложки при давлении полирующей плиты на подложку 1÷2 кг/см² и скорости вращения полирующей плиты 40÷60 м/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластины из тугоплавкого металла используют крышку ростовой камеры для выращивания монокристалла.