工件旋转磨削加工硅片残余应力分布规律研究

发布时间：2017-11-22 07:28

  本文关键词：工件旋转磨削加工硅片残余应力分布规律研究

  更多相关文章： 硅片 磨削 残余应力 载荷识别 损伤检测

【摘要】：单晶硅是集成电路产业中的重要材料。随着数字信息技术的快速发展,电子元器件和智能产品不断更新换代,这对芯片的减薄提出了更高的要求。工件旋转磨削加工是目前在硅片减薄工艺中得到广泛应用的加工手段,具有高精度和高效率等优点。但是,在自磨削减薄加工中磨粒的机械作用会引入损伤以及产生残余应力,这对于减薄要求日益提高的硅片或是集成电路产品中的芯片都有不利的影响。在以往的研究过程中通常采用Stoney公式求解得到整个硅片上的平均应力值来衡量残余应力的大小,然而工件旋转磨削加工的特点以及单晶硅材料自身的属性会导致硅片上各个位置残余应力的分布出现不均匀性。为了研究残余应力在硅片表面具体的分布规律,以及揭示对残余应力产生影响的因素,本文提出了一种基于载荷识别的残余应力反演算法,经过了各方面的验证,并应用于不同粒度和有无光磨等加工条件硅片的残余应力分布的详细规律,而且从多个角度探讨了影响残余应力分布的因素。本文主要研究内容如下：(1)提出了一种基于载荷识别的反演计算方法,给出了在有限元软件ANSYS中实现这种计算方法的建模与求解方法。随后经过验证表明了有限元模型与初始应力加载得到的结果与Stoney公式保持一致,而优化计算结果的准确性和唯一性也能够保证,故可以采用该方法作为硅片表面残余应力的反演计算方法。(2)通过#3000金刚石砂轮磨削硅片表面应力分布规律的实验研究,结果表明在硅片上各部分的残余应力的两个主应力比例为3：2,其方向与磨粒加工过程形成的磨痕方向完全一致。不同位置试样表面主应力的幅值并没有明显的不同,但单晶硅在不同方向上的弹性模量差异引起了变形量的变化。(3)分析了工件旋转磨削过程中的光磨阶段对硅片加工后表面的残余应力整体状态和分布规律的影响,总结出光磨阶段对细粒度砂轮磨削的硅片表面残余应力的整体状态并无显著影响,而#600砂轮粗磨的无光磨硅片的应力整体上要比有光磨硅片大；通过应力反演计算表明细粒度砂轮磨削的光磨阶段对应力分布情况也没有显著影响,但#600砂轮粗磨的无光磨硅片沿径向有从中心到边缘逐渐增加的趋势。结合TEM检测进一步表明硅片上同一位置不同方向上残余应力差异的产生与该位置的磨削方向引起不同的111晶面滑移的难易程度有关,各自表面的磨削方向对111系晶面中角度不同的滑移面运动产生影响,进而形成大小不同的两个主应力和平行、垂直磨痕的两个主应力方向。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.2

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 高尚;康仁科;董志刚;郭东明;;工件旋转法磨削硅片的亚表面损伤分布[J];机械工程学报;2013年03期

2 ;今年全球平板电脑销量或达1.2亿台 增长98%[J];网友世界;2012年07期

3 王仲康;;超薄化芯片[J];电子工业专用设备;2006年11期

4 倪锦峰,王家楫;IC卡中薄芯片碎裂失效机理的研究[J];半导体技术;2004年04期

5 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

6 王庆光;残余应力检测技术及其应用[J];重型机械科技;2002年04期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 刘杰;动态载荷识别的计算反求技术研究[D];湖南大学;2011年

2 张银霞;单晶硅片超精密磨削加工表面层损伤的研究[D];大连理工大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 金钊;硅片软磨料砂轮的磨削性能研究[D];大连理工大学;2009年

2 成清校;单晶硅片超精密磨削减薄技术试验研究[D];大连理工大学;2009年

，

本文编号：1213926