發(fā)布時間：2017-11-23 06:16

  本文關鍵詞：后處理升溫速率對低溫拋光鍺單晶片變形的影響

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【摘要】：鍺材料憑借優(yōu)異的物理、化學性能在高科技領域得到了廣泛應用。鍺單晶片的變形控制是晶片加工中極為重要的一點。低溫拋光能加工出高質量晶片,但加工后溫度回升的過程會導致晶片發(fā)生變形。本文通過有限元仿真,研究升溫速率對鍺單晶片變形的影響規(guī)律,同時還探討了晶片的幾何參數(shù),如厚度、直徑對熱變形的影響。通過設計與制作溫控箱,開展升溫速率對鍺單晶片變形影響試驗,對仿真結果進行驗證。本文開展的主要工作內容如下:(1)通過ANSYS熱-結構耦合仿真,探究升溫速率對晶片變形的影響規(guī)律:升溫速率越快,熱應力越大,鍺單晶片越容易發(fā)生塑性形變,變形越明顯;在只考慮升溫處理產生的熱應力的情況下,厚度越大,熱應力也越大,越容易發(fā)生變形;對于超薄鍺晶片,不同直徑鍺單晶片在升溫處理中溫度大小及分布差別較小,熱應力也相差不大。(2)設計、制作半導體溫控箱,用于實驗中升溫速率的控制。從-30℃~30℃,最短升溫時間為4分49秒,升溫可調范圍廣;響應速度小于6s;控制精度為1℃左右;同一高度選取的點上最大溫差為0.35℃,均勻性較好;相同電壓下兩次升溫時間偏差最大為2.33%,設備穩(wěn)定性高。用擬合的手段獲得了升溫時間與控制電壓之間的關系,并用其獲取實驗所需要的控制電壓,最后用實驗進行了驗證。(3)通過實驗探究升溫速率對晶片變形的影響規(guī)律,得出以下結論:升溫速率越快,晶片變形越為明顯,在文中條件下,升溫時間超過60min后,晶片變形程度隨升溫時間改變變化很小;晶片越厚,在升溫處理中越不容易發(fā)生變形;晶片直徑越小,越不容易發(fā)生變形;升溫處理對應力較為集中的晶片裂紋影響明顯;晶片的殘余應力在升溫處理過程中發(fā)生了改變,說明在升溫處理過程中熱應力與殘余應力共同作用引起材料局部的塑性變形,導致晶片彎曲變形,殘余應力對變形有非常復雜的影響;鍺單晶片內位錯在熱應力與內應力共同作用下發(fā)生滑移與增殖是晶片變形的根本原因。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN305.2

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本文編號：1217492