【摘要】： 單晶硅是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料,現(xiàn)在90%以上的半導(dǎo)體器件和電路,尤其是超大規(guī)模集成電路(ULSI)都是制作在高純優(yōu)質(zhì)的硅單晶拋光片和外延片上。但隨著硅片直徑的增大,線寬的降低,要求表面機械損傷小、晶格完整,傳統(tǒng)的內(nèi)圓鋸切已不能滿足加工要求。而近年來出現(xiàn)的游離磨料線切割技術(shù),由于其發(fā)展歷史短,對線切割過程中材料的去除機理和工藝參數(shù)優(yōu)化的研究比較缺乏。本文通過采集和分析游離磨料線切割加工過程中切割線的振動信號,并且觀測硅片鋸切的加工精度和質(zhì)量,分析切割線走絲速度、工件進給速度、切割線初始張緊力、切割液濃度、磨料粒度和硅棒直徑等工藝參數(shù)對切割線振動以及對加工出硅片的表面粗糙度和表面形貌的影響規(guī)律,并得出以下主要結(jié)論: 1.通過分析建立的切割線振動的數(shù)學(xué)模型可知,對于游離磨料線切割,一般切割線切割加工一般不會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。切割線的走絲速度越快,切割線的振動越大,切割線的線密度很小而加工過程中張緊力很大,以至臨界速度很高,所以游離磨料線振動的功率譜也越大。切割線的初始張緊力越大,切割線的振動越小,切割線振動的功率譜也越小。 2.切割線的走絲速度是影響切割線振動和加工出硅片的表面粗糙度和切割精度的重要因素,過小的切割線走絲速度會使切割線的振動和加工出硅片的表面粗糙度增大,合適的切割線走絲速度有利于減緩切割線的振動,使加工出的硅片的表面粗糙度和總體厚度變化(TTV)減小,表面組織也明顯細化。 3.工件的進給速度越大,切割線的振動越大,并且使加工出的硅片的表面粗糙度和TTV加大。 4.切割線的初始張緊力是影響切割線振動和加工出硅片的表面粗糙度和TTV的重要因素,切割線初始張緊力的變化與加工出硅片的表面粗糙度和切割精度密切相關(guān)。切割線的初始張緊力越大,加工過程中切割線的振動越小,加工出硅片的表面粗糙度越小,TTV越小。 5.切割液的濃度越大,加工過程中被切割線帶入到加工區(qū)域的磨料越多,切割線的振動和加工出硅片的表面粗糙度和TTV越小。 6.磨粒的粒度越小,加工過程中被切割線帶入到加工區(qū)域的磨料越多,加工出硅片的表面粗糙度和TTV越小。 7.游離磨料線切割加工的硅棒的直徑越大,使切割線與工件的接觸長度增長,這就使得經(jīng)切割線帶入到加工區(qū)域參與工件切削的磨料數(shù)量增多,相應(yīng)地磨料對切割線的作用力會越大,使切割線的振動加劇,從而使加工出硅片的表面粗糙度和TTV增大。
【圖文】：

線于2003年達到高峰。于此同時，300rorn晶圓片生產(chǎn)線己于1998年建成試驗性生產(chǎn)線。從世界范圍來看，目前己有相當一些IC制造商、設(shè)備供應(yīng)商和半導(dǎo)體供應(yīng)商完成了向3O0rnr以晶圓片工藝水平的過渡l2](如圖1一1所示)。同時，IC的制程線寬已從0.18pm降至45nm。硅片直徑的增大，線寬的降低，要求硅片表面機械損傷小、晶格完整。圖1一1集成電路產(chǎn)品Fig.l一 1ICProduet硅晶片的制造工藝通常為:生長單晶一滾外圓一切割一倒角一研磨一拋光一激光檢測一外延生長，如圖1一2所示[s]。硅片切割是晶圓加工過程中的關(guān)鍵工序，切割質(zhì)量不僅影響到后續(xù)的研磨、拋光、刻蝕等工序，而且還會影響到半導(dǎo)體器件成品的最終質(zhì)量。單晶硅材料具有硬度高、脆性大等特點，加工后易脆性破壞、易產(chǎn)生微裂紋

輪分別完成放線和收線的任務(wù)，并通過其中的張緊輪控制切割線的張緊力。硅晶棒垂直于切割線進給，同時向硅晶棒與切割線的接觸處噴入切割液，，高速運動的切割線將帶有磨料的切割液帶到加工區(qū)域，實現(xiàn)材料的去除加工l7](如圖1一5所示)。與傳統(tǒng)內(nèi)圓鋸切技術(shù)相比，游離磨料線切割技術(shù)具有切割效率高、切割出的晶片厚度小、切口材料損耗小、硅片切割表面損傷層較淺等優(yōu)點‘s](見表1一l)。隨著硅片直徑的增大，線切割技術(shù)將成為主流技術(shù)，在規(guī)�；A片切割中將逐漸取代內(nèi)圓鋸切技術(shù)。由于其發(fā)展歷史短，線切割過程中的材料去除機理和規(guī)律的研究比較缺乏，對加工過程中各工藝參數(shù)對切割質(zhì)量和切割精度的影響也沒有一個全面、系統(tǒng)的認識。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH161.6

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 趙國慶;賈新銳;;基于DK7732機床加工的齒輪表面變質(zhì)層研究[J];科技與企業(yè);2012年15期

2 熊次遠;李慶忠;錢善華;閆俊霞;;硅晶體線切割液的研究進展與發(fā)展趨勢[J];金剛石與磨料磨具工程;2012年05期

本文編號：2705177