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1、 晶體硅的金剛石線鋸切割性能研究 金剛石線鋸系為通過(guò)電鍍的方式將金剛石顆粒固結(jié)鑲嵌在鋼絲表面的鍍層 上制成的一種線鋸 , 以它切割硅片相比于傳統(tǒng)的砂漿線鋸切割有切割效率高 , 切 割硅屑更容易回收 , 綜合成本低等優(yōu)勢(shì) , 有大規(guī)模應(yīng)用的廣闊前景 , 但業(yè)界對(duì)其切 割硅片的表面質(zhì)量與表層機(jī)械損傷情況尚存疑問(wèn)。 我們針對(duì)這一問(wèn)題對(duì)晶體硅的 金剛石線鋸切割性能開(kāi)展了研究。 對(duì)金剛石刻劃單晶硅片的機(jī)理及模式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 金剛石在較大壓力下 刻劃時(shí) , 主要以脆性模式加工晶體硅 , 劃痕呈破碎崩坑狀；而

2、在較小的壓力下 , 主 要以塑性模式加工晶體硅 , 劃痕相對(duì)平直光滑。 金剛石線鋸切割硅片表明 , 硅片表面呈現(xiàn)大量由脆性破碎崩落留下的不規(guī)則 凹坑 , 但同時(shí)亦出現(xiàn)較長(zhǎng)的光滑劃痕。 其原因可能是線鋸正下方的壓力較大 , 以脆 性模式進(jìn)行反復(fù)刻劃；而與此同時(shí) , 線鋸側(cè)面金剛石顆粒以小得多的側(cè)向壓力對(duì) 切割暴露出的硅表面進(jìn)行蹭磨刻劃 , 形成呈塑性特征的切割紋；最終在硅片表面 呈現(xiàn)脆性與塑性混合切割模式。 在一臺(tái)單線切割機(jī)上進(jìn)行了單晶硅片切割實(shí)驗(yàn)。 設(shè)計(jì)并自制了線張力測(cè)試裝 置 , 研究了進(jìn)給速度的變化對(duì)金剛石

3、線鋸線張力 , 硅片表面形貌及損傷層的影響。 發(fā)現(xiàn)隨著進(jìn)給速度的增大 , 硅片表面宏觀的線痕間距及起伏周期增大 , 而表 面形貌和粗糙度值差異不大。 通過(guò)逐層腐蝕去除硅片的損傷層 , 碘酒鈍化 , 測(cè)試其 少子壽命的方法 , 測(cè)試硅片的損傷層厚度。 測(cè)試結(jié)果表明：在本實(shí)驗(yàn)工藝下 , 金剛石線鋸切割硅片的損傷層厚度基本位 于 12μ m左右；隨著進(jìn)給速度的增大 , 硅片損傷層厚度有增加的趨勢(shì) , 但增加幅度 不大。對(duì)企業(yè)試生產(chǎn)的金剛石線鋸和普通商業(yè)化生產(chǎn)的砂漿線鋸切割硅片的表面 形貌進(jìn)行了觀察 , 金剛石線鋸切割硅片的表面有規(guī)則平直的深淺劃痕和破碎凹坑； 而砂漿線鋸切割的硅片表面無(wú)明顯劃痕 , 但有較多的破碎凹坑和孔洞。 兩種硅片表面整體上都比較平整 , 而金剛石線鋸切割硅片的表面粗糙度值更 大。實(shí)驗(yàn)測(cè)得砂漿線鋸和金剛石線鋸切割硅片的損傷層厚度分別為 10μm和 6μ m。 可見(jiàn) , 相比于砂漿線鋸 , 常規(guī)工藝下金剛石線鋸切割硅片的近表面損傷更淺。