單晶硅磨削過程中損傷演化的MD仿真研究.pdf

1、單晶硅作為一種重要的半導(dǎo)體材料，是集成電路（IC）常見的襯底材料，其加工質(zhì)量又會影響產(chǎn)品的使用性能和壽命。而單晶硅在加工中，不可避免地會產(chǎn)生損傷結(jié)構(gòu)。因此明確加工過程中損傷的產(chǎn)生過程，對于采取措施控制損傷進(jìn)而提高加工質(zhì)量有著重要意義。磨削加工作為單晶硅加工過程中一個重要的環(huán)節(jié)，對加工質(zhì)量有很大影響。目前，對于單晶硅磨削過程中損傷的形成和變化過程還沒有明確的解釋，使用實驗研究方法又無法動態(tài)觀測晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。本文采用了分子動力學(xué)方法對

2、單晶硅磨削過程進(jìn)行了仿真。
　　首先，通過大規(guī)模單顆磨粒刻劃過程明確了單晶硅內(nèi)部典型區(qū)域內(nèi)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)、溫度等的變化過程和相變以及一些參數(shù)，如加工晶向、磨粒半徑等對加工過程的影響；其次，進(jìn)行了多顆磨?？虅澋姆抡?，探究了兩顆磨粒共同作用下應(yīng)力、結(jié)構(gòu)等的變化過程和不同磨粒間距的影響；最后，進(jìn)行了單晶硅多次刻劃過程的仿真和納米壓痕實驗，探究了多次刻劃過程中損傷的變化和控制，明確了目前的仿真和實驗之間的差距，并分析了產(chǎn)生的原因及需要進(jìn)行的改

3、進(jìn)。
　　單顆磨?？虅澾^程中，研究了單晶硅中相對于磨粒前方以及前下方區(qū)域的應(yīng)力變化過程，并通過配位數(shù)分析明確了在應(yīng)力作用下不同區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)的變化過程。對比了不同磨粒半徑下研究區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，從應(yīng)力的角度解釋了相同的加工深度下，使用較小磨粒半徑能夠獲得損傷較小的表面。
　　多顆磨?？虅澾^程中，重點(diǎn)探究了磨粒中間區(qū)域的應(yīng)力、溫度變化及應(yīng)力作用下的結(jié)構(gòu)變化過程以及損傷的分布情況。磨粒間距小，則磨粒中間區(qū)域受到的應(yīng)力較大，并且溫度較