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《大连理工大学》 2006年
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硅片延性域磨削机理研究

霍凤伟  
【摘要】:单晶硅片是制造集成电路时必须采用的衬底材料,在硅片上经过氧化、扩散、沉积、光刻、蚀刻、CMP、多层布线等一系列制程生长出数以亿计的电路器件,然后经过测试、晶片切割/贴片、打线、包装,才能得到一般常见的芯片组件,进而装配到微电子产品上。随着IC制造技术的飞速发展,特征线宽越来越细;为增加芯片产量并降低制造成本,所用的硅片越来越趋向大直径化。为了适应IC制造的要求,对单晶硅抛光片的要求越来越高,包括物理尺寸、平整度、表面粗糙度、纳米形貌、含氧量、晶体完整性和体电阻等指标。为了提高加工质量、降低制造成本,对直径300mm、450mm的硅片的制备需要采用新的、不同于现有传统加工方式的加工技术。延性域磨削是近十几年发展起来的新技术,硅片的延性域磨削被认为是硅片平整化和硅片薄化最有前途的加工技术,然而实现延性域磨削极其困难,因为延性域磨削实现的前提条件是磨粒的切削深度小于临界切削深度。目前,人们对硅片磨削过程中单晶硅的脆性——延性转变的特征、条件,临界切削深度,延性域磨削的材料去除机理以及表面形成机理的认知非常有限,还没有确定延性域磨削实现的边界条件,这严重阻碍了硅片延性域磨削技术的进一步发展和推广应用,深入研究硅片延性域磨削机理对于硅片的加工乃至整个半导体制造业具有十分重要的意义。 首先通过单颗磨粒磨削实验,对单晶硅的脆性——延性转变进行了研究,分析了磨粒刃尖形状、晶体方向对单晶硅脆性转变的影响;对单晶硅的临界切削深度进行了研究,得出了单晶硅临界切削深度;通过磨削实验得出了3000#砂轮磨削硅片时磨粒的临界切削深度。 采用基于扫描白光干涉原理的三维表面轮廓仪对砂轮表面形貌、磨粒切削深度进行了测量,得出了磨粒的出刃高度、静态有效磨粒密度、未变形切屑宽高比、磨粒刃圆半径等参数;对硅片磨削过程的磨粒切削深度进行了分析,建立了硅片自旋转磨削方法的磨粒切削深度模型,并进行了实验验证;建立了硅片自旋转磨削方法的砂轮临界切削深度模型。 提出了基于扫描白光干涉原理或移相干涉原理的三维表面轮廓仪对硅片延性域磨削是否实现进行评定的光学轮廓仪法。提出了改进的角度抛光方法,根据此方法,可以准确地测量硅片由研磨、磨削引起的亚表面裂纹,其能够测量的最小损伤深度为几百纳米,通过改进的角度抛光法能够定量地对磨削后的硅片的亚表面裂纹进行评定,从而判断是否实现了延性域磨削。 对基于“运动复印原理”的、能够实现延性域磨削的硅片磨床需要具备的刚度、运
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN304.05

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 朱祥龙;300mm硅片超精密磨床设计与开发[D];大连理工大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 黄金伟;基于虚拟样机技术的硅片磨床进给系统机电协同仿真[D];大连理工大学;2010年
2 孟耀武;软脆晶体碲锌镉超精密磨抛的试验研究[D];大连理工大学;2010年
3 韦秋宁;单颗磨粒磨削硅片的试验研究[D];大连理工大学;2006年
4 周波;单晶MgO基片研磨工艺及其损伤研究[D];大连理工大学;2007年
5 张全中;KDP软脆功能晶体可磨削性的试验研究[D];大连理工大学;2007年
6 李志明;硅晶体低损伤磨削砂轮的研制[D];大连理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前8条
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2 檀柏梅;刘玉岭;赵之雯;郝子宇;周建伟;王胜利;;专用复合型表面活性剂在微电子技术中的应用[A];电子专用化学品高新技术与市场研讨会论文集[C];2004年
3 王莹莹;;硅片去边工艺的研究[A];第二十五届中国(天津)2011’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2011年
4 关守平;韩钢;石群;尤富强;;硅单晶锭加工测量方法及仪器开发[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
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6 田业冰;郭东明;康仁科;金洙吉;;大尺寸硅片自旋转磨削的试验研究[A];全国生产工程第九届年会暨第四届青年科技工作者学术会议论文集(二)[C];2004年
7 谭刚;吴嘉丽;;硅衬底的化学机械抛光工艺研究[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
8 袁媛;耿学文;李美成;;LPCVD制备微晶硅薄膜及热处理工艺研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 余剑峰;新型化学机械抛光垫和抛光液的研究[D];华南理工大学;2010年
2 曹建伟;直拉式单晶硅生长炉的关键技术研究[D];浙江大学;2010年
3 陈文昱;浸没式光刻中浸液控制单元的液体供给及密封研究[D];浙江大学;2010年
4 孙禹辉;硅片化学机械抛光中材料去除非均匀性研究[D];大连理工大学;2011年
5 闻心怡;铁电存储器关键工艺与器件建模研究[D];华中科技大学;2011年
6 刘秉策;ZnO/Si异质结构晶界行为及其载流子输运机制研究[D];中国科学技术大学;2011年
7 柴京富;集群磁流变效应研磨刷研抛工具加工机理研究[D];广东工业大学;2011年
8 何子安;玻璃基质光波导及其掺铒波导光放大器的离子交换法制备[D];复旦大学;2008年
9 张磊;有机电致发光显示屏的制备及其漏电流研究[D];电子科技大学;2010年
10 赵文彬;冲击电压下半导体材料表面闪络现象与机理的研究[D];西安交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谢萍;基于非局部理论的纳米复相陶瓷材料超声磨削机理研究[D];河南理工大学;2010年
2 赵捷;超硬磨料CBN砂轮超声振动修整技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 张秀芳;硅、锗切割片的损伤层研究[D];浙江理工大学;2010年
4 王丽丽;哈尔滨六大高新技术产业技术联盟发展对策研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 赵海轩;超精密磨削硅片变形规律的研究[D];大连理工大学;2010年
6 杨杰;集成电路用硅片加工化学品研究[D];长春工业大学;2010年
7 于祝鹏;穿通结构三极管BV_(CEO)仿真分析及一致性提高研究[D];电子科技大学;2010年
8 赵金余;光刻机浸没单元的流场检测与结构优化[D];浙江大学;2011年
9 巴静;基于PVDF的光刻机流场压力检测方法的研究[D];浙江大学;2011年
10 向莉;H桥功率驱动电路设计及其BCD工艺平台开发[D];电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋荣华,肖顺珍;半导体硅材料的进展与发展趋势[J];四川有色金属;2000年03期
2 刘克岳,王金义,张学仁,赵宏,张健平;HgCdTe外延用的CdZnTe衬底研制[J];半导体技术;2000年02期
3 康仁科,郭东明,霍风伟,金洙吉;大尺寸硅片背面磨削技术的应用与发展[J];半导体技术;2003年09期
4 苏建修,康仁科,郭东明;超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析[J];半导体技术;2003年10期
5 葛钟;闫志瑞;库黎明;陈海滨;冯泉林;张国栋;盛方毓;索思卓;;砂轮粒径对300mm Si片双面磨削影响的研究[J];半导体技术;2008年04期
6 李霞;褚君浩;李陇遐;戴宁;孙璟兰;张福甲;;室温CdZnTe核辐射探测器研究进展[J];半导体技术;2008年11期
7 李奇峰,朱世富,赵北君,蔡力,高德友,金应荣;高阻碲锌镉单晶体的生长及其性能观测[J];半导体学报;2002年02期
8 卜俊鹏,郑红军,赵冀,朱蓉辉,尹玉华;超低亚表面损伤层GaAs抛光晶片的工艺[J];半导体学报;2003年04期
9 郭晓光;郭东明;康仁科;金洙吉;;单晶硅纳米级磨削过程中磨粒磨损的分子动力学仿真[J];半导体学报;2008年06期
10 曹福年,卜俊鹏,吴让元,郑红军,惠峰,白玉珂,刘明焦,何宏家;X射线回摆曲线定量检测SI-GaAs抛光晶片的亚表面损伤层厚度[J];半导体学报;1998年08期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴涧彤;压电晶体扭转效应的研究[D];大连理工大学;2000年
2 伍铁军;数控加工仿真关键技术研究与软件开发[D];南京航空航天大学;2001年
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5 余湛悦;并行化数控编程和加工仿真关键技术的研究与实现[D];南京航空航天大学;2003年
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8 陈勇;平面铣削加工过程虚拟仿真系统的开发及其应用研究[D];华侨大学;2004年
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10 李清;虚拟数控铣床加工过程仿真系统及相关技术的研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄金伟;基于虚拟样机技术的硅片磨床进给系统机电协同仿真[D];大连理工大学;2010年
2 陈建满;高速铣削表面形貌的仿真与实验研究[D];南京航空航天大学;2002年
3 唐广笛;全数字异步电机直接转矩控制系统的仿真与设计方法研究[D];湘潭大学;2003年
4 高彤;铣削加工表面形貌及端铣加工变形仿真研究[D];西北工业大学;2004年
5 查钢强;CdZnTe晶体的加工与表面质量控制[D];西北工业大学;2004年
6 徐艳华;复杂产品的虚拟样机仿真技术研究[D];天津大学;2004年
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8 曹建平;纳米结构WC/12Co涂层材料磨削力研究与建模[D];湖南大学;2004年
9 吴昊;数控机床性能仿真系统方案研究与实现[D];华中科技大学;2004年
10 杨利军;大尺寸硅片真空夹持系统的研究[D];大连理工大学;2005年
【二级引证文献】
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1 王芳杰;郭忠达;阳志强;刘卫国;杭凌侠;陈智利;;单晶碳化硅磁流变抛光工艺实验研究[J];科技创新导报;2010年32期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张伟文;基于有限元与分子动力学的恒压磨削研究[D];重庆大学;2010年
2 盆洪民;微构件纳米切削过程及其力学特性的多尺度模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 路家斌;电磁流变协同效应微磨头加工机理研究[D];广东工业大学;2011年
4 朱祥龙;300mm硅片超精密磨床设计与开发[D];大连理工大学;2011年
5 陈晓苹;延长玻璃质光学元件工作寿命的表面强化技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
6 言兰;基于单颗磨粒切削的淬硬模具钢磨削机理研究[D];湖南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 党娟娟;光学表面亚表层损伤表征技术研究[D];西安工业大学;2011年
2 吕汉峰;光学元件磁流变抛光去损伤加工工艺研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 李锁柱;固结磨料研磨抛光K9光学玻璃研究[D];南京航空航天大学;2011年
4 王承凯;LED芯片高速分选机摆臂机电联合仿真及实验验证[D];华中科技大学;2011年
5 张发;热压多晶氟化镁保形头罩加工工艺研究[D];国防科学技术大学;2009年
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7 蓝善超;基于单颗粒磨削的电镀CBN砂轮磨削窄深槽的特性分析[D];太原理工大学;2012年
8 岑敏;环六肽分子在水/环己烷界面的分子动力学模拟[D];苏州大学;2012年
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10 何超;光伏玻璃表面激光织构化技术研究[D];北京工业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 于栋利,何巨龙,田永君,王爱荣,张明,李东春,陈世镇;短纤维增强透气性莫来石/铁(A_3S_2/Fe)复合材料烧结特性的研究[J];复合材料学报;1995年02期
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5 王锐;杨建军;梁春永;王洪水;韩伟;杨阳;;飞秒激光在空气和水中对硅片烧蚀加工的实验研究[J];物理学报;2009年08期
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1 肖清华;王敬;屠海令;;质子注入单晶硅中的结构演化[A];中国有色金属学会第五届学术年会论文集[C];2003年
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4 罗永川;;利用N型硅复拉料拉制太阳电池用P型单晶硅[A];中国第六届光伏会议论文集[C];2000年
5 徐进;雒建斌;路新春;潘国顺;;硅片化学机械抛光碰撞去除机理研究[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
6 余家欣;余丙军;钱林茂;;单晶硅的切向纳动研究[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
7 孙兵兵;李京龙;熊江涛;张赋升;籍成宗;;Au-Si共晶扩散连接单晶硅接头的微观组织和性能研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
8 田雷;孙凤玲;寇文兵;;集成化触觉传感器阵列[A];2000全国力学量传感器及测试、计量学术交流会论文集[C];2000年
9 谭刚;;硅晶圆CMP抛光速率影响因素分析[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
10 叶嗣良;;硅谐振压力传感器与EJA系列智能式变送器[A];2000全国力学量传感器及测试、计量学术交流会论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 于寅虎;宁晋:“产学研”结出单晶硅[N];中国电子报;2002年
2 记者石磊;单晶硅让宁晋享誉世界[N];河北日报;2002年
3 杨辉强 李素现;宁晋局太阳能单晶硅基地走出国门[N];华北电力报;2004年
4 通讯员 柳辉强、李素现 记者 蔡计锁;宁晋太阳能单晶硅产量占世界二成[N];河北日报;2004年
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6 王迅;河北宁晋太阳能单晶硅产量占世界二成[N];中国有色金属报;2004年
7 记者 李卫华 通讯员 李世强;15亿元单晶硅项目落户杞县[N];河南日报;2010年
8 记者 刘廉君;我成功开发超大晶粒准单晶硅铸锭多项核心技术[N];科技日报;2011年
9 记者 孙瑞生;太阳能用单晶硅项目落户应县[N];山西经济日报;2009年
10 顾雷鸣;保增长调结构抓创新相结合 推动经济社会又好又快发展[N];新华日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 霍凤伟;硅片延性域磨削机理研究[D];大连理工大学;2006年
2 田业冰;大尺寸硅片磨削平整化理论与工艺技术的研究[D];大连理工大学;2007年
3 李宏;微机电系统低温阳极键合用微晶玻璃的研究[D];武汉理工大学;2008年
4 陈贵锋;高能粒子辐照单晶硅辐照效应的研究[D];河北工业大学;2009年
5 孟剑峰;环形电镀金刚石线锯加工技术及加工质量研究[D];山东大学;2006年
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7 侯志坚;环形金刚石线锯丝制造技术及锯切实验研究[D];山东大学;2008年
8 杨卫平;超声椭圆振动—化学机械复合抛光硅片技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
9 王璐;基于MEMS技术的硅脉象传感与检测系统的研究[D];黑龙江大学;2010年
10 郑冀;纳米掺杂AgSnO_2电触头材料及其单晶硅类流态结构的研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高尚;超精密磨削硅片的软磨料砂轮的研制[D];大连理工大学;2009年
2 俞超;POCL_3工艺的建立和优化[D];复旦大学;2011年
3 肖哲;晶圆级机械致单轴应变Si技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
4 张国安;单晶硅和石英光纤表面上电沉积功能性镀层的研究[D];广东工业大学;2002年
5 张邵华;单晶硅吸收型光纤温度传感器的探索[D];浙江大学;2003年
6 曾凡光;N型单晶硅的水热刻蚀:形貌和光致发光[D];郑州大学;2001年
7 韦秋宁;单颗磨粒磨削硅片的试验研究[D];大连理工大学;2006年
8 司马媛;激光清洗硅片表面颗粒沾污的试验研究[D];大连理工大学;2006年
9 张胜利;超精密磨削硅片表层损伤检测的试验研究[D];大连理工大学;2006年
10 唐克岩;硅片自旋转磨削面型仿真与实验研究[D];大连理工大学;2006年
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