采用冰凍磨具的硅片塑性模態(tài)加工機理及工藝研究.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技術向著大尺寸化方向發(fā)展，對高表面質量的硅片加工技術提出了越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。基于這一背景，本文提出采用冰凍固結磨具進行硅片的塑性模態(tài)加工新技術，開展了硅片塑性模態(tài)加工機理、冰凍固結磨具的制備以及拋光工藝等方面的研究，對所提新技術的應用進行了積極的探索。主要工作和取得的成果如下： 1. 設計制作了用

2、于低溫硬度實驗用的低溫實驗臺，對單晶硅片進行了高溫、低溫以及常溫下的維氏顯微硬度實驗，獲得了單晶硅的硬度值、壓痕裂紋長度值隨溫度變化和壓痕載荷變化的趨勢。 2. 設計制作了用于冰凍固結磨具制備的模具，對冰凍固結磨具的制備工藝開展了實驗研究，總結了其制備步驟；針對冰凍固結磨具凍結過程中出現(xiàn)的氣泡、裂紋、磨料沉降等問題提出了相應的解決辦法，成功地制備出磨料均勻分布的納米SiO2和Al2O3冰凍固結磨具。 3. 建立了冰凍固結

3、磨具拋光硅片時單顆磨粒和多顆磨粒的運動軌跡模型，推導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、磨具與工件的轉速比以及磨粒顆粒數(shù)等因素對拋光軌跡的影響，得出了相應的影響趨勢，為預測表面粗糙度提供了基礎。 4. 設計制作了用于低溫拋光的工件盤，搭建了低溫拋光實驗環(huán)境，采用原子力顯微鏡分析比較了納米SiO2和Al2O3冰凍固結磨具對硅片的拋光效果，包括表面微觀形貌和表面粗糙度。結果表明，納米SiO2比納米Al2O3具有更