单晶硅片循环包装设计与可靠性分析

目的以某公司M10型单晶硅片为研究对象,基于缓冲包装六步法及4R1D原则设计安全经济的单晶硅片循环包装方案。方法使用Creo软件建立3D模型,利用ANSYSLS-DYNA进行堆码跌落仿真,结合跌落试验结果验证包装的可靠性。结果动态跌落仿真在角跌落工况下,跌落角产生最大应力为34.42 MPa,小于包装箱许用应力40 MPa;产品最大响应加速度为38.71g,发生在棱跌落工况,小于产品脆值50g。试验与仿真平均误差为8.30%,在450 mm跌落高度下。使用此循环包装方案,产品整体破损率降低了8.02%。结论此循环包装的安全性、便利性和经济性优于现有一次性包装的。

单晶硅片在脉冲激光作用下的断裂行为

基于脆性材料在激光辐照下的断裂行为,将可控断裂激光切割技术应用于脆性材料的加工。为了分析脉冲激光辐照脆性材料过程及脉冲激光扫描过程中产生的断裂行为机理,采用数值计算方法建立了含有裂纹的三维有限元热弹计算模型。分析了脉冲激光辐照单晶硅片过程中温度场和热应力场的变化情况,并模拟计算了硅片边缘含有裂纹时裂纹尖端应力强度因子的变化。计算结果表明,在激光加热区域前后位置存在两个拉应力区,且激光加热区域靠近硅片边缘位置时,硅片边缘会产生较大拉应力;脉冲激光扫描硅片过程中,裂纹尖端的应力集中现象诱发材料持续开裂并引导裂纹沿激光扫描方向扩展。得到的结果与文献报道的裂纹扩展过程相符。

单晶硅片超精密磨削技术与设备

结合单晶硅片的发展,回顾了单晶硅片超精密磨削技术与设备的发展历程,对比分析了广泛应用的转台式磨削、硅片旋转磨削和双面磨削等硅片磨削技术的原理及代表性设备的特点,讨论了用于单晶硅片平整化加工和背面减薄加工的低损伤磨削技术的最新进展,并对单晶硅片磨削技术的发展趋势进行了展望。

切削液对金刚石线锯切割单晶硅片质量的影响

选择4种切削液进行了电镀金刚石线锯切割单晶硅片的试验,研究了不同种类切削液对硅片的表面形貌、表面粗糙度、翘曲度和总厚度偏差的影响,分析了切削液对线锯切片过程的作用机理。研究结果表明,合成液对提高硅片的表面形貌质量,降低硅片的表面粗糙度、翘曲度和总厚度偏差的综合效果最好。

单晶硅片磨削的表面相变

为揭示硅片自旋转磨削加工过程中材料的去除机理,采用显微拉曼光谱仪研究了硅片磨削表面的相变。结果表明:半精磨和精磨硅片表面存在α-Si相、Si-Ⅲ相、Si-Ⅳ相和Si-Ⅻ相,这表明磨削过程中Si-Ⅰ相发生了高压金属相变(Si-Ⅱ相),Si-Ⅱ相容易以塑性方式去除。粗磨硅片表面没有明显的多晶硅,只有少量的非晶硅出现,材料以脆性断裂方式去除。从粗磨到精磨,材料去除方式由脆性断裂去除向塑性去除过渡。粗磨向半精磨过渡时,相变强度越大,材料的塑性去除程度越大;半精磨向精磨过渡时,相变强度越小,材料的塑性去除程度越大。

单晶硅片磨削损伤的透射电子显微分析

为了揭示硅片自旋转磨削加工表面层损伤机理,采用透射电子显微镜对硅片磨削表面层损伤特性进行了分析.结果表明:粗磨Si片的损伤层中有大量微裂纹和高密度位错;半精磨和精磨Si片的损伤层中除了微裂纹和位错外,还存在非晶硅和多晶硅(Si-I相和Si-III相).从粗磨到半精磨,Si片的非晶层厚度从约0nm增大到约110nm;从半精磨到精磨,Si片的非晶层厚度由约110nm减小至约30nm,且非晶层厚度的分布均匀性提高.从粗磨到精磨,Si片损伤深度、微裂纹深度及位错滑移深度逐渐减小,材料的去除方式由脆性断裂方式逐渐向塑性方式过渡.

连续刚度法对单晶硅片的力学性能的表征

利用纳米压痕仪通过连续刚度测量法对单晶硅片在压入过程中的接触刚度、硬度、弹性模量进行了连续测量。结果表明:当接触深度在20～32nm左右时,单晶硅片的接触刚度与接触深度成直线关系,硬度和弹性模量基本保持不变,此时所测得的是单晶硅片表面氧化层的硬度和弹性模量,分别约为10.2 GPa和140.3 GPa。当接触深度在32～60nm左右时,单晶硅片的接触刚度与接触深度成非直线关系,硬度和弹性模量随接触深度急剧增加,表明单晶硅片表面氧化层的硬度和弹性模量受到了基体材料的影响。当接触深度在60nm以上时,单晶硅片的接触刚度与接触深度成直线关系,硬度和弹性模量基本保持不变,测得值为单晶硅的硬度和弹性模量,分别约为12.5GPa和165.6GPa。

单晶硅片的制造技术

随着IC技术的进步 ,集成电路芯片不断向高集成化、高密度化及高性能化方向发展。传统的硅片制造技术主要适应小直径 (≤ 2 0 0mm)硅片的生产 ;随着大直径硅片的应用 ,硅片的超精密磨削得到广泛的应用。文章主要论述了小直径硅片的制造技术以及适应大直径硅片生产的硅片自旋转磨削法的加工原理和工艺特点。

单晶硅片的制造技术

随着 IC技术的进步 ,集成电路芯片不断向高集成化、高密度化及高性能化方向发展。传统的硅片制造技术主要适应小直径 ( Φ≤ 2 0 0 mm)硅片的生产 ;随着大直径硅片的应用 ,硅片的超精密磨削得到广泛的应用。本文主要论述了小直径硅片的制造技术以及适应大直径硅片生产的硅片自旋转磨削法硅片磨削的加工原理和工艺特点。

P型单晶硅片在KOH溶液中腐蚀行为的电化学研究

采用电化学极化测量技术研究了p（100）和p（111）硅片在碱性KOH溶液中的腐蚀行为，考察了KOH溶液浓度、温度和硅片表面缝隙等因素对腐蚀行为的影响。结果表明：在室温下当KOH浓度为5～6mol／L时硅片腐蚀速率最大；随着KOH腐蚀液温度增加，腐蚀速率增大，在50℃左右腐蚀速率增加显著；硅片表面缝隙会加剧硅的局部腐蚀，在同等实验条件下缝隙腐蚀速率比均匀腐蚀快一个数量级。

定量单轴压力下单晶硅片原位拉曼谱峰测试（英文）

测量获得了金刚石压腔系统中碳化钨基座单轴下的总压应力(F/N)-应变(ε/μm/m)关系:F=3.395ε+12.212(R^2=0.999 9),研制出可以在定量单轴压力下原位测试样品谱学特征的装置。利用该装置测试了单轴压力在2548.664 MPa下单晶硅片的拉曼谱峰。测试结果表明,当压力垂直于单晶硅样品[100]结晶面时,样品的519.12cm^(-1)谱峰随压力增大有规律的向高频方向偏移,谱峰频移量(Δω/cm^(-1))与压力(σ/MPa)的增加呈显著的线性关系,线性方程为σ=365.80Δω+10.19。式中的常数项在一定程度上反应了样品本身存在的残余应力;一次项系数与理论计算得到的结果存在一定差异,可能是由于本实验考虑了样品受力的定向性。Δω-σ线性关系式中的常数项可能代表两层含义:一是实验过程中存在的误差;二是在一定程度上反应了硅片本身存在的内应力的大小。

用SACP技术研究ELID磨削后的单晶硅片表面变质层

用ＳＡＣＰ技术研究ＥＬＩＤ磨削后的单晶硅片表面变质层＊刘世民１，２于栋利２田永君２何巨龙２李东春２陈世镇２（１．秦皇岛玻璃研究设计院，秦皇岛０６６００４）（２．燕山大学，秦皇岛０６６００４）单晶硅片的表面质量是制约制造超大规模集成电路成品率的主要因素...

IgG分子在单晶硅片表面导向性固定的XPS和EIA研究

本文报道了利用 ＩｇＧ分子中绞链区的寡糖链作为结合位点在氨基化的单晶硅片表面导向性固定抗体分子．我们通过改变硅烷化条件并用自然还原的方法使 ＩｇＧ分子共价结合在单晶硅片表面，ＸＰＳ和ＥＩＡ表征结果表明这种导向性固定生物分子的途径能有效地固定ＩｇＧ分子并维持其结合抗原的能力．

单晶硅片超精密加工表面\亚表面损伤检测技术

对超精密加工的硅片的表层完整性的精密控制需要以精、准的检测技术为基础,本文概括性 的分析了用于超精密加工硅片的表面\亚表面损伤检测技术,并从破坏性和非破坏性两个角度对检测方 法的应用和发展进行了论述。

单晶硅片的区域载荷法平坦化抛光

基于弹性力学的圆板接触理论,分析了在抛光过程中硅片与抛光垫之间的接触压强分布与被抛光硅片的平面度误差的关系,提出了使用区域加载的方法来均等硅片抛光表面的接触压强,并进行了抛光试验,获得了平面度误差小于0 33μm的单晶硅片.这个研究为单晶硅片的集成平坦化抛光提供了一种新的方式.

单晶硅片制造工艺管理系统的设计与实现

通过对单晶硅片制造业调查,发现中小型规模的单晶硅片制造业在生产工艺管理上还是手工管理为主,工作任务繁重、效率低下,工艺数据的准确性、有效性不高,制造与管理成本居高不下,严重影响了产品的质量和企业核心竞争力的培植。因此,分析了单晶硅片制造的工艺流程,设计并开发了基于MVC模式的单晶硅片生产工艺管理系统,系统在上海某电子材料公司进行了测试,测试结果显示,性能良好,能够有效改善生产工艺流程的管理。

应力预释放对单晶硅片的压痕位错滑移的影响

单晶硅片的压痕位错在一定温度下的滑移距离反映了硅片的机械强度.压痕位错的滑移是受压痕的残余应力驱动的,因此研究残余应力与位错滑移之间的关系具有重要的意义.本文首先采用共聚焦显微拉曼术研究了单晶硅片压痕的残余应力经过300或500℃热处理后的预释放,然后研究了上述应力预释放对压痕位错在后续较高温度(700—900℃)热处理过程中滑移的影响.在未经应力预释放的情况下,压痕位错在700—900℃热处理2 h后即可滑移至最大距离.当经过上述预应力释放后,位错在900℃热处理2 h后仍能达到上述最大距离,但位错滑移速度明显降低;而在700和800℃时热处理2 h后的滑移距离变小,其减小幅度在预热处理温度为500℃时更为显著.然而,进一步的研究表明:即使经过预应力释放,只要足够地延长700和800℃的热处理时间,位错滑移的最大距离几乎与未经预应力释放情形时的一样.根据以上结果,可以认为在压痕的残余应力大于位错在某一温度滑移所需临界应力的前提下,压痕位错在某一温度滑移的最大距离与应力大小无关,不过达到最大距离所需的时间随应力的减小而显著增长.

重掺硼对直拉单晶硅片上压痕位错运动的影响

对比研究了轻掺硼(1.5×10^(16)cm^(-3))和重掺硼(1.2×10^(20)cm^(-3))直拉硅片上维氏压痕周围的残余应力分布及压痕位错在900℃滑移的情况。研究表明:重掺硼直拉硅片上压痕周围的残余应力及应力场区域显著小于轻掺硼硅片的。在900℃热处理时,轻掺硼硅片上的压痕位错发生显著的滑移,而重掺硼硅片上的压痕位错几乎不发生滑移。一方面,重掺硼降低了单晶硅的压痕断裂韧性,使侧向裂纹尺寸增大而释放更多的应力,从而使压痕的残余应力变小;另一方面,重掺硼对位错具有明显的钉扎作用,使位错的滑移需要更大的应力驱动。可以认为正是上述两方面的效应使得重掺硼硅片的压痕位错几乎不发生滑移。

生长在类单晶硅片上的Ni81Fe19薄膜的微结构和磁性能研究

本文研究了生长在类单晶硅片上Ni81Fe19薄膜的微观结构和磁学性能。结果表明Ni81Fe19的表面形貌与类单晶硅片的表面形貌一致,具有高度的织构取向。Ni81Fe19的矫顽力与剩磁比随薄膜厚度的增加而增加。其厚度达到40 nm后,其矫顽力与剩磁比达到饱和。对薄膜进一步的真空退火的结果显示薄膜的磁性无显著变化,这表明其磁性主要由基板的表面微结构而不是制备条件决定。上述结果有助于在类单晶硅器件上更好地集成Ni81Fe19薄膜。

单晶硅片表面微纳复合结构制备及光特性研究

采用金属辅助化学刻蚀方法(MACE),在常规碱溶液制备的金字塔表面制备表面形貌良好、反射率低的硅纳米线微结构。详细探究Ag辅助刻蚀的反应过程和反应机理,基于FDTD Solutions仿真软件模拟分析,微米金字塔-纳米线复合结构在减少宽波段和广角度范围的反射率方面比金字塔结构更具有优异性,并在实验上进行相关验证分析,此外对纳米线的刻蚀速率和生长方向也进行研究。