冰盘化学机械抛光单晶砷化镓片的机理及工艺研究

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1、冰盘化学机械抛光单晶砷化镓片的机理及工艺研究扬州大学硕士学位论文冰盘化学机械抛光单晶砷化镓片的机理及工艺研究姓名：沈兆侠申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：陈荣发20100501沈兆伙冰龠化。≯机械抛光单品砷化镓片的机理及l：艺研究摘要单晶砷化镓材料是继锗、单晶硅之后发展起来的新一代半导体材料。它是目自订最重要、最成熟的化合物半导体材料之～，主要应用于光电子和微电子领域。由于砷化镓属于典型的硬脆材料，自身的塑性低，采用普通的加工技术及相应的工艺参数加工，只会导致它的脆性崩裂去除而不会像金属那样在加工面上

2、存在明显的剪切流动现象，并且当切削力过大时，材料将发生脆性断裂，这将影响到被加工表面的质量和完整性。针对单晶砷化镓片超精密加工的特点，本文围绕纳米氧化硅磨料冻制的冰盘作为抛光挚对单品砷化镓片进行化学机械抛光开展研究工作，探讨了单品砷化镓片的切割加工、预加工、冰冻纳米氧化硅磨料冰盘的制备与抛光等方面的内容，其中单晶砷化镓片的预加工??主要包括研磨和游离磨料化学机械抛光两部分，完成的主要工作及取得的成果包括：l，单晶砷化镓片的切割工艺中，切割过程中线速度和进给速度对切片表面质量的影响较大。当进给速度较小时，提高切割的

3、线速度可以显著提高单晶砷化镓片的表面粗糙度；当进给速度较大时提高线速度对单晶砷化镓片的表面謇l糙度影响不大。2．游离磨料化学机械抛光单晶砷化镓片工艺中，采用PH值9～11．5的Si02抛光浆料，压力为0．08MPa时，表面粗糙度达到8．0nrm当压力增大到0．1MPa时，表面料糙度达到7．81nm；当压力继续增加到0．2MPa时，表面粗糙度达到至9．15nm。3．采用维氏硬度计对单晶砷化镓片进行压痕实验，分析了温度对单晶砷化镓片脆塑转变机理的影响。在低于0．244N的小载荷区时，单晶砷化镓片的硬度随着载荷的增大而

4、增大，且无裂纹产生；在高于0．244N的大载荷区时，砷化镓片的硬度随着载荷的增大而减小，伴随着裂纹的产生和扩展。4．制‘备冰盘所采用的抛光液的配方主要包括纳米二氧化硅抛光液原液、去离子水，去离子水与纳米氧化硅磨料抛光液原液按照3：l的比例进行配比，采用H202将PH值调节到9．5～10．5之问，抛光液中纳米二氧化硅浓度约为10％时，抛光液所制备的冰盘抛光效果良好。5．采用丌放式模具和分层冷冻的方法冻结纳米氧化硅磨料冰盘，明显地减少了冻结过程中冰盘的内应力、裂纹、气泡及杂质的含量：同时采用透明的石英玻璃抛光兴具和U

5、V粘结剂的固化，有效提高了抛光表面的质量。6．冰盘抛光单晶砷化镓片实验过程中，采用环境温度为10士O．5。C、主轴转速为100rpm、扬州人学硕十学忙论文点的平均粗糙度值为5．Olnm。关键词：单晶砷化镓片，脆塑转变，纳米氧化硅磨料冰盘，冰盘化学机械抛光，表面羊R糙度沈兆伏冰盘化’7；42Jt械抛光单品砷化镓片的机理及l：艺研究AbstractarsenideisanewsemiconductormaterialhasafterSinglecrystalgalliumdevelopedandsilicon．Iti

6、soneofthemostandmostmaturegermaniumimportantcompoundsemiconductorusedinthefieldandmicroelectronics．materials，mainlyofoptoelectronicsGalliumarsenideishardandbrittlethathaslowthetypicalplasticity．Useordinaryandleadtobrittlecrackremovalwithoutobviousshearprocess

7、ingtechnologyparametersonlyflowlikethemetal．Whentheforceistoomaterialwillphenomenahigh，thecuttingundergobrittlewillaffecttheandofthesurface．fracture，whichqualityintegrityForcharacteristicsofofarsenideultra-precisionmachiningsinglecrystalgalliumchip，theCMPofar

8、senidewithnano―silicaabrasivefreezeprocesssinglecrystalgalliumchipsystempadwascontentofofstudied，thefrozennano―silicacuttingprocess，pre-processing，preparationabrasiveandicewerediscussed．T