基于HF溶液选择性刻蚀的单晶硅亚表面非晶损伤层探测方法研究.pdf

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1、＾ｉ学位论教．＿：ｗｍ＾ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ．－．一士，：囊：文题目：基于ＨＦ溶液选择性刻蚀的单晶娃亚表亩非晶损伤层酬方法研究－ｍ位类别—＾＆：工学硕士科专业：机械设计及理论研咒生：—“指导老师：ｍ茂教授国内图书分类号：ＴＨ１１７．１密级：公开国际图书分类号：５３１．４３西南交通大学研究生学位论文基干ＨＦ溶液选择性刻油的单晶娃亚表面非晶损伤层探测方法研究年级二零一二姓名徐乐申请学位级别工学

2、硕士专业机械设计及理论指导老师钱林茂教授二零一五年五月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＨ１１７．１Ｕ．Ｄ．Ｃ：５３１．４３ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙＭａｓｔｅｒＤｅｒｅｅＴｈｅｓｉｓｇＳＴＵＤＹＯＮＴＨＥＤＥＴＥＣＴＩＯＮＭＥＴＨＯＤＯＦＡＭＯＲＰＨＯＵＳＤＡＭＡＧＥＬＡＹＥＲＯＦＳＩＬＩＣＯＮ－ＳＵＢＳＵＲＦＡＣＥＢＡＳＥＤＯＮＴＨＥＳＥＬＥＣＴＩＶＥＥＴＣＨＩＮＧＯＦＨＦＳＯＬＵ

3、ＴＩＯＮＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＬｅＸｕＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＳｅｃｉａｌｉｔ：ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＤｅｓｉｎａｎｄＴｈｅｏｒｐｙｇｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＬｉｎｍａｏｉａｎｐＱＭａｙ．２０１５西南交通大学学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并．向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和ｆ阅。本

4、人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密口，在年解密后适用本授权书；２．不保密ｒｆ，使用本授权书。‘”（请在以上方框内打Ｗ）：学位论文作者签名指导老师签名：＾／八／、？Ｚ广／／曰期：］曰期？西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：一１。（．提出种方便快捷检测单晶桂亚表面非晶损伤层厚度的方法第三章）２Ｈ

5、Ｆ一．基于溶液对非晶硅具有选择性刻烛特性，提出了种测量单晶桂亚表面非晶桂密度的方法。（第四章）３．研究了不同载荷下，刻划速度对单晶硅亚表面划痕损伤程度的影响规律。（第五章）本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明一。本人完全了解违反上述声明所引起的切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：ｄ－

6、ｉｆ日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第Ｉ页摘要半导体产品高集成度和高性能化的快速发展，对半导体材料鞋的加工表面质量提出了荀刻要求，任何超出许可范围的损伤都会降低半导体器件的性能。前期研究表明，亚表面的非晶化是单晶桂材料在超精密加工过程中的前期损伤的主要表现形式，因此非晶层特性的量化检测，对于评价单晶桂表面／亚表面损伤程度显得至关重要。目前已有的检测方法虽然可以较好地分析非晶层的力学、化学、结构等特性，但是存在诸如样品制作过程复杂一、检测时间漫长、检测费用昂贵等问题

7、，因此亟待寻求种精确、快速、经济的检测方法。Ｆ溶一研究表明，单晶桂材料的划痕损伤层能被Ｈ液选择性刻烛。根据这特性，本文提出了一种快速检测单晶桂亚表面损伤层厚度的方法ＴＥＭ，并结合检测对此方法的有效性进行了验证。进而采用此方法，对不同载荷和刻划速度下单晶桂表面的划痕损伤层厚度进行了检测，揭示了载荷和速度对单晶桂亚表面划痕损伤的影响规律。本文的主要研究结果及创新点如下：一（１）利用ＨＦ溶液对单晶Ｓ（１００）ｉ表面的非晶桂损伤层具有选择性刻蚀这特性一，提出了种准确、快速地检测

8、单晶桂亚表面非晶损伤层厚度的方法。透射电镜结果显示，ＨＦ溶液能选择性地刻蚀单晶桂划痕区域的亚表面损伤层，证实了该方法检测结果的有效性。该方法有望应用于单晶桂晶圆平坦化过程的损伤检测与控制。一（２）提出了种亚表面非晶损伤层的密度测量方法。亚表面损伤层的质量可以通过对比腐烛前后的质量差进行测定，而其体积可由软件积分的方法进行计算，从而亚表面非晶层的密度可直接由公式计算可得。（３）阐述了外加载荷和滑动速度对单晶桂亚表面划痕