Введение
Глава 1 Анализ современных проблем изготовления подложек сапфира для приборов электронной техники 23
1.1 Сапфировые подложки как основа интегральных схем микроэлектроники 23
1.1.1 Сравнительный анализ существующих подложек для создания приборов микроэлектроники 31
1.2 Анализ существующих методов получения монокристаллов сапфира 39
1.3 Проблема модернизации установок для роста кристаллов сапфира 46
1.4 Анализ существующих моделей роста монокристаллов сапфира 51
1.5 Проблема дефектообразования при выращивании и механической обработке монокристаллов сапфира для подложек интегральных схем 56
1.6 Анализ математического, информационного обеспечения процесса получения подложек сапфира 59
1.7 Современное состояние получения пленок на подложках сапфира для приборов твердотельной электроники 72
1.8 Выводы по главе 1 78
Глава 2 Исследование процессов получения сапфира для приборов электронной техники 81
2.1 Расчет проплавления шихты в процессе роста сапфира методом направленной кристаллизации 81
2.2 Исследование процесса роста кристаллов сапфира методом Киропулоса 86
2.3 Исследование влияния параметров процесса выращивания на качество монокристаллов сапфира 94
2.3.1 Методы оптимизации длительности технологического процесса получения монокристаллов сапфира 100
2.4 Выводы по главе 2 112
Глава 3 Исследование методов снижения внутренних напряжений и дефектов при росте монокристаллов сапфира 114
3.1 Теоретическое исследование температурных полей при росте сапфира 114
3.1.1 Расчет распределения температуры в вакуумной камере для роста сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации 122
3.2. Исследование влияния термоупругих напряжений на возникновение блоков в кристаллах сапфира 125
3.3 Теоретическое исследование процесса формирования газовых пузырей при росте сапфира 130
3.4 Исследование влияния фактора формы кристалла сапфира на процесс роста методом горизонтальной направленной кристаллизации 136
3.5 Выводы по главе 3 143
Глава 4 Экспериментальные исследования дефектов в сапфире и их влияния на качество получаемых подложек 145
4.1 Экспериментальные исследования дефектов в сапфире 145
4.1.1 Исследование трещиноподобных дефектов в сапфире методом поверхностных акустических волн 145
4.1.2 Исследование газовых пузырей и трещин в сапфире виброакустическим методом 152
4.1.3 Исследование дефектов сапфира оптическим, тепловым методами и методом акустической эмиссии 154
4.2 Эволюция поверхности сапфира при механической обработке для изделий микроэлектроники 158
4.3 Выводы по главе 4 166
Глава 5 Экспериментальные исследования обработки монокристаллов сапфира и структур пленка-сапфир 168
5.1 Исследование процессов лазерной обработки сапфира и боросиликатного стекла 168
5.2 Исследование процесса лазерной обработки структуры пленка-сапфир 181
5.2.1 Анализ процесса лазерной обработки структуры пленка–сапфир в системе ANSYS 188
5.3 Исследование процессов получения пленок на поверхности сапфира под воздействием лазерного излучения в жидкости 191
5.3.1 Экспериментальные исследования структуры и свойств пленок на поверхности сапфира при лазерной обработке в жидкости 193
5.4 Экспериментальные исследования лазерного отжига пленок на поверхности сапфира 203
5.5 Экспериментальные исследования осаждения поликристаллического кремния на сапфировую подложку для интегральных схем микроэлектроники 210
5.6 Исследование механических напряжений в тонких пленках хрома на сапфировой подложке 215
5.7 Исследование внутренних термоупругих напряжений в пленке TiO2 на сапфировой подложке 221
5.8 Экспериментальные исследования лазерного термораскалывания пластин сапфира 227
5.9 Выводы по главе 5 236
Глава 6 Реализация разработанных технологий в процессах создания приборов электронной техники на основе сапфира 239
6.1 Модернизация теплового узла выращивания монокристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации 239
6.2 Оптимизация технологического процесса получения подложек сапфира для электронного приборостроения 245
6.3 Разработка конструкции и технологии изготовления газочувствительного датчика на основе подложек сапфира 258
6.3.1 Исследование функциональных характеристик газочувствительного датчика 271
6.4 Создание защитного покрытия на основе спая сапфир-стекловидный диэлектрик-керамика 281
6.4.1 Методика создания двойного спая сапфир-стекловидный диэлектрик 281
6.4.2 Методика создания тройного спая сапфир-стекловидный диэлектрик керамика 287
6.5 Выводы по главе 6 296
Заключение 299
Список использованной литературы 309
