化学机械研磨过程中磨料对硅片表面的力学影响_技术

化学机械研磨过程中磨料对硅片表面的力学影响

关键词磨削 , 磨粒|2023-07-20 10:11:18|论文集|来源金刚石与磨料磨具工程

摘要精密磨削过程是利用磨粒的高硬度产生切削作用去除表面材料，机械力会改变单晶硅表面和亚表面的应力，不可避免地造成表面或亚表面损伤。为获得高质量的硅片表面和亚表面，开发了化学机械磨削（C...

精密磨削过程是利用磨粒的高硬度产生切削作用去除表面材料，机械力会改变单晶硅表面和亚表面的应力，不可避免地造成表面或亚表面损伤。为获得高质量的硅片表面和亚表面，开发了化学机械磨削（CMG）硅材料的技术，将化学反应引入到磨削加工中，弱化超精密加工过程中磨粒的机械作用。

为研究机械化学磨削单晶硅过程中的材料去除机理，本研究中使用纳米划痕仪和不同硬度的压头（金刚石压头、氧化铈压头）对单晶硅进行单点划擦实验，研究相同载荷、不同压头硬度条件下单晶硅表面的损伤特性，分析其变形机理。还建立了使用氧化铈或金刚石压头纳米划擦单晶硅的有限元模型，分析划擦过程中单晶硅的亚表面损伤与应力分布的关系。

研究发现：（1）在金刚石压头划刻单晶硅的过程中，降低法向载荷可以减少单晶硅亚表面的损伤，但无法在不造成亚表面损伤的情况下实现材料去除；（2）在氧化铈压头划刻单晶硅的过程中，压头磨损会导致接触区应力释放，单晶硅仅发生弹性变形，不会造成严重的亚表面损伤。

因此，在磨削时可以采用软磨料降低单晶硅的亚表面损伤层深度，结合化学作用提高材料去除效率。

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