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低能等离子体轰击对单晶硅表面性能的影响

真空科学与技术学报 2024年

作者：余天翔薛转转武鹏远 Oleksiy Penkov 浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院

为了研究低能等离子体轰击对单晶硅表面物理性能的影响。通过控制刻蚀时间和真空腔内气体压强等因素，使用低能等离子体对单面抛光单晶硅（100）进行刻蚀。通过测量刻蚀后硅片的刻蚀深度、硅片表面粗糙度、拉曼光谱以及接触角，研究硅... 详细信息

为了研究低能等离子体轰击对单晶硅表面物理性能的影响。通过控制刻蚀时间和真空腔内气体压强等因素，使用低能等离子体对单面抛光单晶硅（100）进行刻蚀。通过测量刻蚀后硅片的刻蚀深度、硅片表面粗糙度、拉曼光谱以及接触角，研究硅片表面物理性能的变化。实验结果表明，随着刻蚀时间的增加，硅片刻蚀深度基本不变，而随着刻蚀压力的增加，硅片刻蚀深度先减小后增加。当刻蚀电流为0.1 A，气体压力为2 mTorr时，硅片表面粗糙度在刻蚀时间为40 s时达到极小值。对刻蚀后硅片的拉曼光谱进行测量，发现拉曼二阶峰在总体上随刻蚀时间的增加而略微降低。分别使用氩离子和氮离子对硅片进行刻蚀，发现两者在空气中保存一段时间后水滴角均会有不同程度的增加。将刻蚀后的硅片分别置于氩气、氮气和空气环境中保存，硅片表面水滴角变化趋势几乎完全一致。证明低温等离子体轰击在较短的刻蚀时间内对硅片厚度没有明显影响，对硅片表面的粗糙度有一定的提高效果，对硅片表面的润湿性也起到了一定的减小作用，其中氩离子轰击处理的硅片更是在保存一段时间后发生了由亲水性到疏水性的转变。

关键词：单晶硅等离子体轰击刻蚀深度表面粗糙度拉曼光谱接触角

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不同金属镀层单晶硅靶板的冲击受力特性

探测与控制学报 2024年第1期46卷 114-120页

作者：代锋琪刘双杰郝永平刘凤丽沈阳理工大学装备工程学院辽宁沈阳110159 沈阳理工大学机械工程学院辽宁沈阳110159

为了探究金属镀层对单晶硅靶板抗冲击性能的影响,建立了金属/单晶硅复合靶板理论分析模型,分析讨论了单晶硅靶板表面的最大应力与镀层材料动态屈服应力的关系,应用有限元法在LS-DYNA软件中对金属/单晶硅复合靶板进行瞬态动力学计算,得... 详细信息

为了探究金属镀层对单晶硅靶板抗冲击性能的影响,建立了金属/单晶硅复合靶板理论分析模型,分析讨论了单晶硅靶板表面的最大应力与镀层材料动态屈服应力的关系,应用有限元法在LS-DYNA软件中对金属/单晶硅复合靶板进行瞬态动力学计算,得到了不同金属镀层单晶硅靶板冲击受力后的力学响应。根据实验结果总结得到金属镀层对单晶硅靶板冲击受力具有一定的抗冲击效果,能够延迟和减弱出现在靶板正、背面的应力峰值,减小在靶板上产生的应力。

关键词：单晶硅复合靶板理论分析模型动态屈服应力动力学

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金刚石线切割单晶硅温度场与硅片翘曲影响关系研究

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金刚石线切割单晶硅温度场与硅片翘曲影响关系研究

作者：刘小康天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

单晶硅片作为集成电路的衬底材料,其表面质量直接影响器件的性能与使用寿命。而单晶硅属于典型的硬脆材料,加工难度大。在单晶硅片制造过程中,切片是成型硅片最重要的一个环节。在切片环节,硅片翘曲度是评价其表面质量的重要指标。而硅... 详细信息

单晶硅片作为集成电路的衬底材料,其表面质量直接影响器件的性能与使用寿命。而单晶硅属于典型的硬脆材料,加工难度大。在单晶硅片制造过程中,切片是成型硅片最重要的一个环节。在切片环节,硅片翘曲度是评价其表面质量的重要指标。而硅片翘曲度超标是导致硅片报废的重要原因。翘曲一旦形成,难以通过后续工艺减小或消除,对工业生产造成损失。而切片过程中硅片翘曲原因及机理尚不清楚,迫切需要深入开展研究。因此,本文针对单晶硅在切割过程中易出现翘曲变形的问题,基于有限元模拟仿真与金刚线锯切单晶硅实验,对锯切过程中的温度场、应力场以及切片翘曲变形进行了研究,主要研究内容如下:(1)基于ABAQUS仿真软件建立了金刚线锯切单晶硅的有限元仿真模型,介绍了切割过程中的传热机理与初始条件,计算了切割过程中锯切区域的热流密度,使用动态分析步模拟锯切热源的移动,使用生死单元法模拟锯缝处材料的去除,为后续研究打下基础。(2)仿真分析了不同工艺参数以及外加温度载荷对切片温度场的影响,设计进行了常温下的锯切实验和外加温度载荷的锯切实验,通过实验温度结果与仿真温度结果的对比,验证模拟结果的准确性。结果表明,线速度和进给速度与锯切过程中的温度成正比,线速度与进给速度增大时,切割区域温度分别升高5.61℃和7.12℃。张力和线径与锯切过程中的温度成反比,张力与线径增大时,切割区温度分别降低4.78℃和2.06℃。温度数值虽存在差异,但温升趋势较为一致,均在切割初期迅速升高,之后保持稳定直到切割结束。(3)以不同工艺参数下的温度数据为边界条件,对切割过程中切片的热应力以及切割后切片的残余应力进行模拟仿真,并使用盲孔法对切片的残余应力进行检测,对比分析不同加工条件下切片残余应力分布情况。结果表明,切片上的温度越高,残余应力值越大,温度越低,残余应力值越小。在正常加工的切片上,存在的为残余压应力,而在外加热载荷的切片上,残余拉应力与残余压应力同时存在,且分布不均。(4)仿真分析了不同工艺参数以及外加温度载荷对切片翘曲变形的影响,并使用激光扫描仪对切片进行扫描研究,分析切片的翘曲变形情况。结果表明,线速度与进给速度增加时,切片翘曲度会增大74.4%和151.2%。张力和线径增大时,切片翘曲度会减小60.2%和28.9%。切割过程中切片上的温度越高,切片的翘曲度越严重,在外加热源后,翘曲变形更加严重。

关键词：单晶硅金刚线切割切割温度翘曲变形有限元仿真

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单晶硅的激光辅助切削特性与工艺技术研究

有机硅材料 2024年第3期38卷 99-100页

作者：马燕银川能源学院宁夏银川750001

随着现代信息技术的蓬勃发展,现今社会对电子产品的开发与应用更加熟练,其丰富的种类也为人类生活提供了更多便利。深入研究这些电子产品可发现,单晶硅半导体、集成电路硅芯片等器件是构成电子产品的重要元件,如生活中常见的智能手机、... 详细信息

随着现代信息技术的蓬勃发展,现今社会对电子产品的开发与应用更加熟练,其丰富的种类也为人类生活提供了更多便利。深入研究这些电子产品可发现,单晶硅半导体、集成电路硅芯片等器件是构成电子产品的重要元件,如生活中常见的智能手机、电视、电脑等产品,都离不开对硅芯片的应用。激光切割作为制作硅芯片、半导体等工件的重要工序,其技术水平直接影响着工件成品率,因此在现今的电子技术与生产领域备受关注。下文以单晶硅的激光切割为主要方向,对其激光辅助切削的特性、关键技术及工艺优化策略进行分析,以期为现今电子技术与工业生产的进一步优化提供参考。

关键词：现代信息技术电子产品激光切割硅芯片电子技术智能手机技术水平单晶硅

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单晶硅多层金字塔制绒工艺研究

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第3期 0100-0104页

作者：邹丹城蒋建中合成与生物胶体教育部重点实验室·江南大学化学与材料工程学院江苏无锡214122

通过改善制绒效果来降低反射率、提高光电转换效率是制备太阳能电池的核心问题。本文设计了一种制备多层金字塔结构的单晶硅制绒添加剂,考察了聚苯乙烯磺酸钠等组分对多层金字塔形成的作用和机理。考察了成核剂(聚苯乙烯磺酸钠)浓度、... 详细信息

通过改善制绒效果来降低反射率、提高光电转换效率是制备太阳能电池的核心问题。本文设计了一种制备多层金字塔结构的单晶硅制绒添加剂,考察了聚苯乙烯磺酸钠等组分对多层金字塔形成的作用和机理。考察了成核剂(聚苯乙烯磺酸钠)浓度、时间、温度等因素,筛选出了最佳制绒条件。在 KOH 浓度1.5%、反应温度80 ℃、制绒时间7 min的反应条件下,获得了基底尺寸 1.2-1.8 μm、均匀、密集的多层金字塔结构以及低至 8.2%的绒面平均反射率。本项目对开发绿色高效的单晶硅多层结构制绒添加剂提供一种新的方法和策略。

关键词：单晶硅制绒多层反射率太阳能电池绿色高效

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我国单晶硅产品中元素含量分析测试进展

化学试剂 2024年

作者：胡芳菲刘丽媛刘红刘智鹏赵景鑫杨复光国标(北京)检验认证有限公司

单晶硅是光伏及半导体行业研究的热点材料，主要用于制作半导体元器件。根据我国单晶硅产品中杂质元素的分类及含量要求，综述了各类杂质元素含量的测定方法，主要有二次离子质谱法（SIMS）、傅里叶红外光谱法（FT-IR）、辉光放电质谱法... 详细信息

单晶硅是光伏及半导体行业研究的热点材料，主要用于制作半导体元器件。根据我国单晶硅产品中杂质元素的分类及含量要求，综述了各类杂质元素含量的测定方法，主要有二次离子质谱法（SIMS）、傅里叶红外光谱法（FT-IR）、辉光放电质谱法（GDMS）、X荧光光谱法（XRF）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）、中子活化（NAA）等。分析了各方法的适用范围、应用现状及优缺点。由于固体标准物质和标准样品的缺乏，限制了FT-IR及GDMS等方法的应用和发展。随着材料研发技术的进步，痕量元素分析用固体标准物质和标准样品的成功研制将助力分析检测技术的完善，能更好地满足我国单晶硅及其他材料的分析检测需求。

关键词：单晶硅产品杂质元素分析测试进展

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单晶硅

太阳能 1998年第4期 22-22页

作者：柯楫

＠柯楫硅是地壳中最丰富的一种元素，主要以化合物二氧化硅（ＳｉＯ２）的形式存在。ＳｉＯ２通过碳还原变为纯度达９７～９９％的冶金级硅或工业硅，它是钢铁和有色金属冶炼的重要材料之一。随着半导体工业迅速发展，硅的高纯度和优良... 详细信息

＠柯楫硅是地壳中最丰富的一种元素，主要以化合物二氧化硅（ＳｉＯ２）的形式存在。ＳｉＯ２通过碳还原变为纯度达９７～９９％的冶金级硅或工业硅，它是钢铁和有色金属冶炼的重要材料之一。随着半导体工业迅速发展，硅的高纯度和优良的半导体特性使之在本世纪５０年代取代了锗...

关键词：单晶硅半导体工业电子工业冶金级硅

基于有限元法的超声辅助线锯单晶硅表面粗糙度影响规律

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福建理工大学学报 2024年第3期22卷 298-306页

作者：陈文滨陈昌荣黄旭练国富冯美艳福建省智能加工技术及装备重点实验室福建福州350118 福建理工大学机械与汽车工程学院福建福州350118

为研究超声振动辅助切割单晶硅对硅片的表面粗糙度的影响,利用ABAQUS软件建立单颗磨粒切割单晶硅的二维仿真模型,通过响应面法(RSM)分析仿真数据,获得单晶硅表面粗糙度与设定的线切割工艺参数之间的交互关系,研究单颗磨粒在不同工艺参... 详细信息

为研究超声振动辅助切割单晶硅对硅片的表面粗糙度的影响,利用ABAQUS软件建立单颗磨粒切割单晶硅的二维仿真模型,通过响应面法(RSM)分析仿真数据,获得单晶硅表面粗糙度与设定的线切割工艺参数之间的交互关系,研究单颗磨粒在不同工艺参数下对单晶硅表面粗糙度的影响。研究结果表明,通过建立评价表面粗糙度与工艺参数之间的回归模型,并对模型进行目标优化,得到最佳的工艺参数为:超声频率f=31 kHz,超声振幅A=10μm,磨粒速度vl=28 m/s,磨粒倾角θ=-15°,磨粒半锥角φ=60°。

关键词：单晶硅超声振动有限元仿真响应面法回归模型表面粗糙度

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非晶层厚度对三体纳米抛光单晶硅影响的分子动力学研究

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天津理工大学学报 2024年

作者：王桂莲刘东浩柳奇博邢玉龙天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津理工大学工程训练中心天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津市亿迅源新材料科技有限公司

离子注入轰击单晶硅表面形成非晶层的表面改性方法能够有效改善单晶硅的可加工性。为了探究非晶层的影响机理，采用分子动力学方法模拟了单晶硅在不同非晶层厚度下的抛光过程。结果表明：非晶层厚度略大于抛光深度时，弹性恢复最小，亚... 详细信息

离子注入轰击单晶硅表面形成非晶层的表面改性方法能够有效改善单晶硅的可加工性。为了探究非晶层的影响机理，采用分子动力学方法模拟了单晶硅在不同非晶层厚度下的抛光过程。结果表明：非晶层厚度略大于抛光深度时，弹性恢复最小，亚表面损伤均匀性最佳，过大的非晶层厚度对抛光质量有不利影响。由于非晶层塑性相对较强，适当厚度的非晶层能够有效减小抛光力、应力集中区域和最大应力，从而减少了单晶硅的相变和塑性变形。此外，磨粒周围的高温区域随非晶层厚度的增加而扩大，有助于进一步增强非晶层的塑性。

关键词：单晶硅三体抛光分子动力学非晶层材料去除