Введение
Глава 1 Анализ современных проблем изготовления подложек сапфира для приборов твердотельной электроники
1.1 Сапфировые подложки как основа интегральных схем микроэлектроники 20
1.1.1 Сравнительный анализ существующих подложек для создания приборов микроэлектроники 28
1.2 Анализ существующих методов получения монокристаллов сапфира 36
1.3 Проблема модернизации установок для роста кристаллов сапфира 43
1.4 Анализ существующих моделей роста монокристаллов сапфира
1.5 Проблема дефектообразования при выращивании и механической обработке монокристаллов сапфира для подложек интегральных схем 53
1.6 Анализ математического, информационного обеспечения процесса получения подложек сапфира 56
1.7 Современное состояние получения пленок на подложках сапфира для приборов твердотельной электроники 69
1.8 Выводы по главе 1 75
Глава 2 Разработка математических моделей получения сапфира для приборов твердотельной электроники 78
2.1 Математическое моделирование проплавления шихты в процессе роста сапфира методом направленной кристаллизации 78
2.2 Моделирование процесса роста кристаллов сапфира методом Киропулоса 83
2.3 Разработка математической модели влияния параметров процесса выращивания на качество монокристаллов сапфира 91
2.3.1 Методы оптимизации длительности технологического процесса получения монокристаллов сапфира 97
2.4 Выводы по главе 2 109
Глава 3 Исследование методов снижения внутренних напряжений и дефектов при росте монокристаллов сапфира 111
3.1 Теоретическое моделирование температурных полей при росте сапфира 111
3.1.1 Расчет распределения температуры в вакуумной камере для роста сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации 119
3.2 Теоретическое исследование формирования внутренних термоупругих напряжений в процессе роста кристаллов сапфира 122
3.2.1 Исследование влияния термоупругих напряжений на возникновение блоков в кристаллах сапфира 133
3.3 Теоретическое исследование процесса формирования газовых пузырей при росте сапфира 139
3.4 Выводы по главе 3 146
Глава 4 Экспериментальные исследования дефектов в сапфире и их влияния на качество получаемых подложек 149
4.1 Экспериментальные исследования дефектов в сапфире 149
4.1.1 Исследование трещиноподобных дефектов в сапфире методом поверхностных акустических волн 149
4.1.2 Исследование газовых пузырей и трещин в сапфире виброакустическим методом 156
4.3.1 Исследование дефектов сапфира оптическим, тепловым методами и
методом акустической эмиссии 158
4.2 Эволюция поверхности сапфира при механической обработке для изделий микроэлектроники 162
4.3 Выводы по главе 4 171
Глава 5 Экспериментальные исследования лазерной обработки монокристаллов сапфира и структур пленка сапфир 173
5.1 Моделирование процессов лазерной обработки сапфира и боросиликатного стекла 173
5.2 Моделирование процесса лазерной обработки структуры пленка-сапфир 186
5.2.1 Анализ процесса лазерной обработки структуры пленка–сапфир в системе ANSYS 193
5.3 Исследования процессов получения пленок на поверхности сапфира под воздействием лазерного излучения в жидкости 197
5.3.1 Экспериментальные исследования структуры и свойств пленок на поверхности сапфира при лазерной обработке в жидкости 199
5.4 Экспериментальные исследования лазерного отжига пленок на поверхности сапфира 206
5.5 Экспериментальные исследования лазерного термораскалывания пластин сапфира 213
5.6 Выводы по главе 5 222
Глава 6 Реализация разработанных технологий в процессах создания приборов твердотельной электроники на основе сапфира 226
6.1 Модернизация теплового узла выращивания монокристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации 226
6.2 Оптимизация технологического процесса получения подложек сапфира для электронного приборостроения 231
6.3 Разработка конструкции и технологии изготовления
газочувствительного датчика на основе подложек сапфира 244
6.3.1 Исследование функциональных характеристик газочувстительного датчика 257
6.4 Создание защитного покрытия на основе спая сапфир-стекловидный диэлектрик-керамика 266
6.4.1 Методика создания двойного спая сапфир-стекловидный диэлектрик
6.4.2 Методика создания тройного спая сапфир-стекловидный диэлектрик керамика 272
6.5 Выводы по главе 6 281
Заключение 284
Список использованной литературы 295
Приложение a программная реализация математического и информационного обеспечения получения изделий из монокристаллов сапфира 328
