基于断裂强度的树脂金刚石线锯锯切单晶硅切片厚度研究

发布时间：2024-07-05 00:05

　　单晶硅切片只有5%的厚度用于芯片制造,其余部分均在减薄加工中去除,并且晶圆只有表层厚度的1%用于芯片电子结构的制造,而其余部分只是用于保证芯片在加工中所需的机械强度和刚度。随着半导体工业的迅速发展,单晶硅切片厚度越来越小。通过减小单晶硅切片厚度,提高硅晶棒出片率,以达到降低集成电路制造成本的目的。本文针对金刚石线锯锯切单晶硅切片厚度确定问题开展研究,以单晶硅切片的断裂强度和锯切过程切片的最大应力为主要分析因素,通过研究磨粒切割深度、切片表层(表面/亚表面)裂纹损伤、切片断裂强度以及锯切过程切片的最大应力等问题,实现一定破片率下切片厚度的确定。研究工作对单晶硅切片厚度的薄型化具有重要意义。本文的主要研究工作归纳如下:(1)建立了描述磨粒形状、尺寸、突露高度和位置分布的树脂金刚石线锯丝模型与磨粒切割深度模型,研究了工艺参数对磨粒切割深度的影响,通过拟合理论结果,得到了锯切力与工艺参数的定量关系。以锯丝弓角为依据,确定了与锯丝锯切能力相匹配的锯切工艺参数,并开展了锯切单晶硅切片实验,通过测量锯丝弓角,得到了法向锯切力,并与理论结果进行了对比。研究表明,树脂金刚石线锯主要以材料的脆性断裂方式实...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－３单晶硅的单点金刚石压痕［４６］??

固结磨粒线锯锯切单晶硅时，磨粒在工件表面作划擦、耕犁运动，实现材料??去除，此过程类似于移动压头的压痕刻划。许多学者开展了单晶硅的压痕实验来??研究裂纹损伤，发现当载荷较小时，压头下方首先形成塑性区域，如图１－３所示??［４６］，塑性区域尺寸ａ与载荷尽有关，其计算公式为：??－?....

图１－５?２１１３１＾和５１１１３｜１讣得到的刻划产生的裂纹损伤轮廊｜５（）１??固结磨粒线锯锯切加工单晶硅切片时，材料去除方式主要为材料的脆性断??

和Ｆｌｅｃｋ［４８］提出了弹性应力场中的二维断裂模型来研究裂纹扩展，用于分析裂纹??扩展的长度和深度。Ｊｉｎｇ等人［４９］提出了滑移场模型和扩展圆柱腔模型来分析刻划??产生的应力场，图１４为他们建立的塑性区域尺寸和裂纹损伤深度预测模型，他??们认为，裂纹扩展尺寸可以通过分析材料内....

图１４?Ｊｉｎｇ等人提出的塑性区域和损伤区域的理论预测模型１４９１??

和Ｆｌｅｃｋ［４８］提出了弹性应力场中的二维断裂模型来研究裂纹扩展，用于分析裂纹??扩展的长度和深度。Ｊｉｎｇ等人［４９］提出了滑移场模型和扩展圆柱腔模型来分析刻划??产生的应力场，图１４为他们建立的塑性区域尺寸和裂纹损伤深度预测模型，他??们认为，裂纹扩展尺寸可以通过分析材料内....

图1-6单晶硅切片厚度随直径变化趋势!2I

有部分学者通过改变线锯类型、锯丝直径、磨粒尺寸等方法，锯间距以得到更薄切片，取得了一些减小切片厚度的措施｜９＜Ｍ°５１。小切片厚度的研究均处于探索阶段，提出的减小切片厚度措施，并且切片厚度的确定缺少科学依据，缺乏系统的理论和实验量研宄工作。??的主要研究工作??述固结磨粒线锯锯切....

本文编号：4000733