碳化硅材料由于其獨(dú)特而穩(wěn)定的物理和半導(dǎo)體性能,使集成電路工業(yè)發(fā)生了革命性的變化。碳化硅電子技術(shù)正在從研究階段向商業(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展,因此碳化硅大尺寸是必然發(fā)展趨勢(shì)。從長(zhǎng)晶體到碳化硅的應(yīng)用生產(chǎn)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。其中,切割是加工碳化硅單晶片最重要、關(guān)鍵的工藝,占整個(gè)硅片加工成本的50%以上。碳化硅加工尺寸增大后加工過程中各因素對(duì)加工質(zhì)量影響未知,為了使得大尺寸碳化硅切割片切割質(zhì)量較好降低后續(xù)成本,因此研究大尺寸發(fā)展趨勢(shì)下碳化硅的切割技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前多線往復(fù)搖擺切割方式作為晶片切割工藝中應(yīng)用最廣泛,但是對(duì)于該切割方式的研究存在欠缺。本文針對(duì)多線搖擺往復(fù)式切割過程中的材料去除率和單位長(zhǎng)度新線材料去除體積進(jìn)行分析,提出了恒定新線材料去除體積切割工藝,并且理論推導(dǎo)了恒定新線材料去除體積工藝下的工件進(jìn)給速度和新線進(jìn)線速度與切割位置的函數(shù)關(guān)系;并且探究了恒定單位長(zhǎng)度新線材料去除體積工藝模型中耗線量和切割效率對(duì)碳化硅切割片質(zhì)量和線鋸磨損的影響。論文的主要工作概括如下:1、理論分析了搖擺切割過程中的單個(gè)搖擺周期內(nèi)最大接觸長(zhǎng)度、材料去除率以及單位長(zhǎng)度新線材料去除體積,并且分析了工藝參數(shù)對(duì)材料去除率... 

【文章來源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖0.1碳化硅分子結(jié)構(gòu)示意圖

4表0.2切割SiC單晶片不同切割方式[20]切割方法成本效率鋸切速度表面質(zhì)量切縫金剛石鋸片低高5-8m/sRa=5-10μm，損傷層10-50μm大于0.2mm電火花切割較高較高8-10m/sRa>10μm，切割面燒傷嚴(yán)重，相變明顯取決于線徑，較寬自由磨粒線鋸低低2-10m/sRa>2μm，損傷層10-50μm，晶片翹曲明顯取決于線徑，較寬固結(jié)磨料線鋸較低高2-40m/sRa<1μm，損傷層<5μm取決于線徑，較窄超聲振動(dòng)輔助金剛石線鋸高高2-3m/sRa=0.7-0.8μm，表面無明顯切削條紋取決于線徑，較窄激光高低-加工粗糙度不均勻，1-30μm不等[23]-1.2.2金剛石磨粒線切割國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)切割碳化硅晶圓片最終目的是為了得到較好切片質(zhì)量的碳化硅切割片，同時(shí)考慮到工業(yè)運(yùn)用需要滿足低成本、高生產(chǎn)加工效率。在生產(chǎn)加工過程中對(duì)于晶片表面質(zhì)量的評(píng)價(jià)主要從晶片面型精度和表面微觀形貌，主要包括總厚度偏差（TotalThicknessVariation）、局部厚度總共偏差（LocalThicknessVariation）、彎曲度（BOW）、翹曲度（WARP）、粗糙度（Roughness）、微觀形貌以及亞表面損傷層[25]。圖0.2單線切割示意圖

5圖0.3多線切割示意圖關(guān)于切割工藝對(duì)切片面型精度的影響，高玉飛[45]等采用工件旋轉(zhuǎn)的單線方式切割4H-SiC單晶研究切割線速度和進(jìn)給速度對(duì)厚度總偏差、翹曲度以及切片微裂紋損傷深度的影響規(guī)律，在試驗(yàn)范圍內(nèi)損傷層厚度隨鋸絲速度的增加而減校華僑大學(xué)的張玉興[16]和李茜茜[17]采用單線往復(fù)切割的方式切割塊狀碳化硅和2英寸單晶碳化硅研究工藝參數(shù)對(duì)切片質(zhì)量、鋸切力的影響，及這種切割方式下的材料去除機(jī)理，表明法向力和切向力均會(huì)受到切割長(zhǎng)度、線鋸直徑、線鋸速度和進(jìn)給速度影響，隨線速度的增加非線性減小，隨進(jìn)給速度、線徑、切割長(zhǎng)度的增加而增大，而力與張緊力無關(guān)；同時(shí)，還考慮了往復(fù)運(yùn)動(dòng)周期的影響。線速度增大或者進(jìn)給速度減小都會(huì)使得碳化硅晶片切片質(zhì)量改善，但是工藝參數(shù)對(duì)面型精度的影響無明顯規(guī)律。除了工藝對(duì)切片質(zhì)量的影響，實(shí)際加工中切割效率也是評(píng)價(jià)加工的主要因素。西安理工大學(xué)[15]采用工件旋轉(zhuǎn)的單線切割方式切割碳化硅通過實(shí)驗(yàn)了解到線速度增加切割效率增加。同時(shí)也提出金剛石線鋸磨損是導(dǎo)致切削時(shí)間增加和降低效率的主要因素。Chung等人[26]理論上提出了一個(gè)模型來計(jì)算材料去除率，考慮到金屬絲表面的金剛石分布密度。同時(shí)切割過程中溫度也會(huì)影響到切片質(zhì)量，高玉飛[27]等分析不同切削液切割硅錠發(fā)現(xiàn)切片質(zhì)量存在差異，合成切削液有利于切割過程中的排屑和冷卻，其加工的表面質(zhì)量也有所改善；提出晶圓翹曲是熱-機(jī)械耦合的綜合效應(yīng)，主要基于晶體材料的熱膨脹，表明了切削液的冷卻效果與晶圓翹曲有密切關(guān)系。切割晶片表面三維成型是波紋形狀，存在波峰波谷。日本學(xué)者M(jìn)aeda[18]等在碳化硅切割片發(fā)現(xiàn)波峰和波谷形狀存在周期性，并且波峰和波谷的損傷層深度不一致，從后續(xù)拋光過程發(fā)現(xiàn)峰值部分的切

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碩士論文
[1]線鋸切割光電材料的鋸切力及鋸切質(zhì)量的試驗(yàn)研究[D]. 李茜茜.華僑大學(xué) 2017
[2]多線搖擺往復(fù)式線鋸切割藍(lán)寶石表面質(zhì)量的試驗(yàn)研究[D]. 鄭生龍.華僑大學(xué) 2016
[3]單晶SiC基片超精密加工表面及亞表面損傷研究[D]. 陳森凱.廣東工業(yè)大學(xué) 2014
[4]電鍍金剛石線切割單晶SiC晶片的加工表面研究[D]. 張玉興.華僑大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3524184