當前主要微型功能器件中的芯片和微型傳感器都采用半導(dǎo)體材料制造,其中單晶硅的使用最為廣泛,其加工技術(shù)的不斷提升和改善,推動了集成電路各項性能及指標的顯著提高,輕薄短小已經(jīng)成為半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)的代名詞。針對單晶硅的精密、微細加工,由于材料的固有物理屬性和接觸應(yīng)力等加工局限,傳統(tǒng)的加工方式已經(jīng)無法滿足要求,而基于超短脈沖激光的復(fù)合加工方法正在成為單晶硅加工技術(shù)的研究熱點。皮秒脈沖激光的脈沖寬度為10^-12s,光束能量作用時間極短,與單晶硅電子晶格熱傳導(dǎo)的時間相近,可以有效減少加工的熱影響范圍,提高加工精度、獲得較好的加工質(zhì)量。本文利用所構(gòu)建的復(fù)合加工系統(tǒng),通過工藝試驗研究了皮秒激光刻蝕加工微孔、皮秒激光與化學(xué)腐蝕復(fù)合加工微孔以及皮秒激光與電化學(xué)復(fù)合加工微槽,并對這三種方法的加工效果進行了分析和比較。主要內(nèi)容如下:（1）理論研究:介紹了單晶硅材料的基本性質(zhì)和電化學(xué)特性;分析了硅與氫氧化鈉溶液的化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)的機理;根據(jù)超短脈沖激光對材料的作用規(guī)律,探討了皮秒激光與單晶硅的熱作用機理;并進一步分析了皮秒激光輻照與電化學(xué)反應(yīng)相復(fù)合,對單晶硅的精密、微細加工機理,從而為之后... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 微機電系統(tǒng)的概述
    1.2 硅微細加工技術(shù)
        1.2.1 化學(xué)腐蝕技術(shù)
        1.2.2 電化學(xué)微加工技術(shù)
        1.2.3 激光微加工技術(shù)
        1.2.4 激光與化學(xué)復(fù)合微加工技術(shù)
        1.2.5 激光與電化學(xué)復(fù)合微加工技術(shù)
    1.3 課題研究的來源與意義
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 單晶硅材料的刻蝕加工機理
    2.1 引言
    2.2 單晶硅的濕式刻蝕機理
        2.2.1 單晶硅材料的基本性質(zhì)
        2.2.2 堿性溶液對單晶硅的刻蝕機理
    2.3 皮秒激光對硅材料的加工機理
        2.3.1 皮秒激光特性及其作用規(guī)律
        2.3.2 皮秒激光對硅的熱作用機理
    2.4 激光對硅的復(fù)合微加工機理
        2.4.1 激光化學(xué)復(fù)合微加工機理
        2.4.2 激光電化學(xué)復(fù)合微加工機理
    2.5 本章小結(jié)
第三章 激光復(fù)合微刻蝕的加工及檢測系統(tǒng)
    3.1 引言
    3.2 復(fù)合加工試驗系統(tǒng)
        3.2.1 皮秒脈沖激光輻照系統(tǒng)
        3.2.2 電化學(xué)加工系統(tǒng)
        3.2.3 電解液循環(huán)系統(tǒng)
        3.2.4 運動控制系統(tǒng)
    3.3 振鏡式激光掃描系統(tǒng)
        3.3.1 控制運動的基本原理
        3.3.2 控制運動的參數(shù)設(shè)置
    3.4 微加工的檢測系統(tǒng)及裝備
        3.4.1 加工電流的檢測裝備
        3.4.2 加工精度和質(zhì)量的檢測裝備
        3.4.3 表面形貌的檢測裝備
    3.5 本章小結(jié)
第四章 復(fù)合微刻蝕的試驗研究
    4.1 引言
    4.2 試驗材料及孔的測量方法
    4.3 激光直刻的結(jié)果與分析
        4.3.1 試驗方法
        4.3.2 激光功率對微孔孔徑的影響
        4.3.3 激光功率對微孔形貌的影響
        4.3.4 微孔表面的能譜分析
    4.4 激光與化學(xué)腐蝕復(fù)合刻蝕的結(jié)果與分析
        4.4.1 試驗方法
        4.4.2 激光功率對微孔孔徑的影響
        4.4.3 激光功率對微孔形貌的影響
        4.4.4 微孔內(nèi)壁表面的能譜分析
        4.4.5 加工條件不同對微孔形貌的影響
    4.5 激光與電化學(xué)復(fù)合刻蝕的結(jié)果與分析
        4.5.1 試驗方法
        4.5.2 試驗前分析
        4.5.3 試驗現(xiàn)象分析
        4.5.4 激光對電化學(xué)回路中電流的影響
        4.5.5 電解液層厚度對加工微槽深度的影響
        4.5.6 激光功率對微槽形貌的影響
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)和展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士研究生期間的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[4]皮秒激光在微納加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J]. 剛肖.  科技視界. 2016(23)
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博士論文
[1]硅碳氮薄膜的結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性研究[D]. 彭銀橋.中南大學(xué) 2013
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碩士論文
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[3]脈沖激光與水下金屬靶材相互作用力學(xué)效應(yīng)的實驗研究[D]. 許健.南京理工大學(xué) 2010
[4]太陽電池上氮化硅減反射膜性能的研究[D]. 郭貝.河北工業(yè)大學(xué) 2008
[5]n型單晶硅表面有機（羧酸）和無機（Ni/Fe鐵氧體）修飾及復(fù)合電極光電性能研究[D]. 趙鈺雪.北京化工大學(xué) 2007
[6]高質(zhì)量激光打孔技術(shù)的研究[D]. 辛鳳蘭.北京工業(yè)大學(xué) 2006
[7]激光打標的物理機制研究[D]. 徐白.長春理工大學(xué) 2006



本文編號：3247269