表面缺陷结构对硅基材料大气等离子体抛光质量的影响研究

发布时间：2017-06-18 20:03

  本文关键词：表面缺陷结构对硅基材料大气等离子体抛光质量的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：硅基半导体材料因具备热导率高、键合能高、击穿场强高等优良性能,在航空航天、国防及民用等领域中应用得越来越多,但对其表面质量也提出了更高的要求,这给加工技术带了严峻的挑战。在实际应用中,缺陷普遍存在于硅基材料中,鲜有理论模型和实验手段对其精确分析及预测。现有研究主要是对完整硅基材料进行分析,往往忽略了缺陷的存在对加工的影响。本论文的研究内容是硅基材料中的缺陷对大气等离子体抛光加工的影响。以最为常见的刃型位错和螺旋位错为典型结构进行分析。利用量子化学模拟计算手段进行仿真分析,建立了4H-SiC超晶胞结构及含有两种典型位错的模型,通过比较态密度、平均电子数、活化能及反应能垒等参数,揭示了位错的存在会促进晶体被刻蚀,进而进行实验验证。通过对位错密度不同的两种样品进行检测,在相同的工艺参数下进行等离子体抛光实验,分析去除量、表面形貌等参数,得到了位错的存在有利于提高加工效率的结论,验证了理论仿真结论。基于考虑了位错结构的理论模拟结果及实验检测数据,修正了驻留函数模型,进行了抛光加工实验,较好地实现了对位错影响的理论预测和加工补偿。本文通过对位错影响的理论模拟及实验分析,揭示了缺陷结构对大气等离子体化学刻蚀过程的影响,并指导了去除函数的修正,有助于提高加工精度和表面质量,具有重要的科学意义和应用价值。
【关键词】：大气等离子体 表面缺陷 刻蚀 量子化学 抛光
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究目的及意义10-11
• 1.3 超光滑表面加工技术国内外发展概况11-18
• 1.3.1 国外研究现状11-14
• 1.3.2 国内研究现状14-17
• 1.3.3 国内外研究现状总结17-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-19
• 第2章 大气等离子体抛光原理及实验平台搭建19-27
• 2.1 等离子体抛光加工原理19-23
• 2.1.1 等离子体产生方式19-21
• 2.1.2 刻蚀原理21-23
• 2.2 实验平台搭建23-26
• 2.2.1 等离子体发生器结构23-24
• 2.2.2 抛光系统其他组成部分24-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 缺陷结构进行化学刻蚀的量子化学模拟计算27-45
• 3.1 SiC体系模型建立27-32
• 3.1.1 无位错及位错模型的建立27-29
• 3.1.2 反应体系中反应物与生成物模型的建立29-30
• 3.1.3 计算参数设定30-32
• 3.2 能带结构及态密度分析32-37
• 3.2.1 无位错SiC体系的结果分析32-33
• 3.2.2 含有较小刃型位错SiC体系的结果分析33-34
• 3.2.3 含有较大刃型位错SiC体系的结果分析34-36
• 3.2.4 三种SiC体系的态密度图对比分析36-37
• 3.3 平均成键电子数分析37-39
• 3.3.1 无位错与含有刃型位错的SiC体系分析37-38
• 3.3.2 含有螺旋位错的SiC体系分析38-39
• 3.4 反应能垒分析39-43
• 3.4.1 无位错SiC体系的结果分析39-40
• 3.4.2 含有较小刃型位错SiC体系的结果分析40-41
• 3.4.3 含有较大刃型位错SiC体系的结果分析41-42
• 3.4.4 含有螺旋位错SiC体系的结果分析42
• 3.4.5 四种SiC体系的反应能垒对比分析42-43
• 3.5 活化能计算43-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 缺陷结构对表面加工质量的影响分析及实验验证45-54
• 4.1 位错密度测量45-47
• 4.2 加工速率分析47-50
• 4.3 表面粗糙度分析50-53
• 4.3.1 三维形式50-52
• 4.3.2 二维形式52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 驻留函数修正与工艺优化54-68
• 5.1 驻留函数模型建立与修正54-61
• 5.1.1 去除材料模型54-57
• 5.1.2 基于边缘效应的驻留函数模型修正57-59
• 5.1.3 基于表面缺陷影响分析的驻留函数模型修正59-61
• 5.2 工艺优化61-66
• 5.2.1 气体配比61-63
• 5.2.2 加工距离63-65
• 5.2.3 电源功率65-66
• 5.3 实验验证66-67
• 5.4 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果73-75
• 致谢75

  本文关键词：表面缺陷结构对硅基材料大气等离子体抛光质量的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：460643