采用冰凍磨具的硅片塑性模態(tài)加工機(jī)理及工藝研究.pdf

1、集成電路（IC）所用材料主要有硅、鍺和砷化鎵等，但目前單晶硅的使用占據(jù)全球IC生產(chǎn)的90％以上。硅材料是典型的脆性難加工材料，隨著IC技術(shù)向著大尺寸化方向發(fā)展，對(duì)高表面質(zhì)量的硅片加工技術(shù)提出了越來(lái)越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?；谶@一背景，本文提出采用冰凍固結(jié)磨具進(jìn)行硅片的塑性模態(tài)加工新技術(shù)，開(kāi)展了硅片塑性模態(tài)加工機(jī)理、冰凍固結(jié)磨具的制備以及拋光工藝等方面的研究，對(duì)所提新技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了積極的探索。主要工作和取得的成果如下： 1. 設(shè)計(jì)制作了用

2、于低溫硬度實(shí)驗(yàn)用的低溫實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)單晶硅片進(jìn)行了高溫、低溫以及常溫下的維氏顯微硬度實(shí)驗(yàn)，獲得了單晶硅的硬度值、壓痕裂紋長(zhǎng)度值隨溫度變化和壓痕載荷變化的趨勢(shì)。 2. 設(shè)計(jì)制作了用于冰凍固結(jié)磨具制備的模具，對(duì)冰凍固結(jié)磨具的制備工藝開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)了其制備步驟；針對(duì)冰凍固結(jié)磨具凍結(jié)過(guò)程中出現(xiàn)的氣泡、裂紋、磨料沉降等問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決辦法，成功地制備出磨料均勻分布的納米SiO2和Al2O3冰凍固結(jié)磨具。 3. 建立了冰凍固結(jié)

3、磨具拋光硅片時(shí)單顆磨粒和多顆磨粒的運(yùn)動(dòng)軌跡模型，推導(dǎo)出了單顆磨粒和多顆磨粒的拋光軌跡方程；仿真分析了偏心距、磨具與工件的轉(zhuǎn)速比以及磨粒顆粒數(shù)等因素對(duì)拋光軌跡的影響，得出了相應(yīng)的影響趨勢(shì)，為預(yù)測(cè)表面粗糙度提供了基礎(chǔ)。 4. 設(shè)計(jì)制作了用于低溫拋光的工件盤(pán)，搭建了低溫拋光實(shí)驗(yàn)環(huán)境，采用原子力顯微鏡分析比較了納米SiO2和Al2O3冰凍固結(jié)磨具對(duì)硅片的拋光效果，包括表面微觀(guān)形貌和表面粗糙度。結(jié)果表明，納米SiO2比納米Al2O3具有更