硅片超精密磨削表面质量和材料去除率的研究

发布时间：2017-03-23 17:07

  本文关键词：硅片超精密磨削表面质量和材料去除率的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着集成电路(IC)制造技术的飞速发展,为了增大IC芯片产量,降低单元制造成本,硅片趋向大直径化。随着硅片直径增大,为了保证硅片具有足够的强度,原始硅片的厚度也相应增加,与此相反,为满足IC芯片封装等需要,使芯片厚度逐渐减薄。硅片直径和厚度的增大以及芯片厚度的减小使半导体加工面临许多突出的技术问题:硅片直径增大后,表面质量要求更为严格,并且加工中翘曲变形,加工精度不易保证;原始硅片厚度增大以及芯片厚度的减薄,使硅片背面减薄加工的材料去除量增大,提高加工效率成为一个亟待解决的问题。随着硅片尺寸的不断增大,超精密磨削特别是自旋转磨削成为了大尺寸硅片加工的有效方法。目前正逐步代替传统硅片加工工艺中的研磨、腐蚀等工艺,应用于大直径硅片加工中的材料制备阶段和图形硅片的背面减薄。 本文建立了硅片自旋转磨削的运动几何学模型,分析了磨削参数与磨削纹理的关系,并对磨粒磨削运动轨迹进行了计算机仿真和预测;在运动学模型的基础上,推导了磨粒轨迹长度、磨纹数量以及磨削稳定周期的公式,并分析了磨粒轨迹对表面质量的影响关系。通过硅片磨削实验,对硅片磨削表面纹理的计算机仿真结果和理论分析结果进行了验证。 在反转法的原理上,建立了硅片自旋转磨削材料去除率的理论模型,推导了材料去除率公式,分析了磨削工艺参数与材料去除率的关系。 以VG401MKⅡ型超精密磨床为试验平台进行了磨削工艺试验,研究了磨削工艺参数、砂轮粒度对硅片磨削材料去除率、砂轮主轴电机驱动电流以及磨削后硅片表面粗糙度的影响,提出了提高磨削表面质量和加工效率的工艺措施。 研究结果为提高硅片超精密磨削的表面质量以及材料去除率,提供系统的加工理论和有效的工艺措施,对于实现大尺寸硅片高精度超光滑表面的高效低损伤磨削加工具有重要指导意义。
【关键词】：硅片 运动轨迹 磨削纹理 表面质量 材料去除率 超精密磨削 集成电路
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 插图目录9-12
• 附表目录12-13
• 符号说明清单13-15
• 1 绪论15-30
• 1．1 集成电路简介15-16
• 1．2 IC制造中的超精密加工技术16-18
• 1．3 半导体硅片制造工艺概述18-23
• 1．3．1 单晶硅制备20
• 1．3．2 硅片加工工艺分析20-22
• 1．3．3 硅片加工工艺发展方向22-23
• 1．4 硅片超精密磨削技术研究概况23-28
• 1．4．1 国外研究概况23-26
• 1．4．2 国内研究概况26-28
• 1．5 本文研究工作的主要内容28-30
• 2 相关理论基础与加工原理介绍30-42
• 2．1 单晶硅片的特性介绍30-35
• 2．1．1 单晶硅的结构特性30-32
• 2．1．2 单晶硅片的外型及参考面32
• 2．1．3 单晶硅的破裂模式32-35
• 2．2 硅片超精密研磨加工35-36
• 2．2．1 超精密研磨加工的原理35
• 2．2．2 超精密研磨加工的特点35-36
• 2．3 硅片超精密磨削加工36-41
• 2．3．1 旋转工作台式磨削的原理与特点36-38
• 2．3．2 硅片自旋转磨削的原理与特点38-41
• 2．4 本章小结41-42
• 3 硅片自旋转磨削的表面质量的研究42-64
• 3．1 硅片自旋转磨削运动轨迹43-47
• 3．1．1 运动几何学43
• 3．1．2 节点与节圆43-44
• 3．1．3 运动轨迹求解44-47
• 3．2 磨削运动轨迹的理论分析47-49
• 3．2．1 向径、磨纹长度、磨纹数量以及磨削稳定周期公式47-49
• 3．2．2 计算实例49
• 3．3 磨削运动轨迹对表面质量的影响分析49-51
• 3．3．1 磨纹间距49-50
• 3．3．2 磨纹密度50-51
• 3．4 磨削运动轨迹的仿真51-58
• 3．4．1 计算机仿真技术51-53
• 3．4．2 Matlab仿真工具53
• 3．4．3 硅片磨削运动轨迹的计算机仿真53-58
• 3．5 硅片磨削试验58-63
• 3．5．1 试验目的58
• 3．5．2 试验条件与方法58
• 3．5．3 试验与检测关键设备介绍58-60
• 3．5．4 试验结果与分析60-63
• 3．6 本章小结63-64
• 4 硅片自旋转磨削的材料去除率及工艺试验的研究64-74
• 4．1 硅片自旋转磨削的材料去除率64-66
• 4．1．1 硅片自旋转磨削等效材料去除分析64-65
• 4．1．2 硅片自旋转磨削材料去除率公式推导65-66
• 4．2 硅片自旋转磨削的工艺试验66-73
• 4．2．1 试验条件与方法66-67
• 4．2．2 试验与检测关键设备介绍67
• 4．2．3 试验结果与讨论67-73
• 4．3 本章小结73-74
• 5结论与展望74-77
• 参考文献77-83
• 致谢83-84
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书84

【引证文献】

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本文编号：264178