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蓝宝石晶片抛光过程运动仿真及实验分析.pdf

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维普资讯 设 计 与 研 究 17 蓝宝石晶片抛光过程运动仿真及实验分析 王 兵 顾建峰 何辉辉 汤云霞 周 海 陈西府 冶远祥 (1.盐城T学院BD机制 052班 ,盐城 224051;2.盐城lr学院机械工程学院,盐城 224051;3.兴化祥盛光电子材料公司,兴化225761) 摘 要 :本文分析 了双面抛光机的抛光原理 ,建立 了晶片在抛光过程 中运动 的数学模型 ,采用VC语言对 双面抛光加工进行运动仿真,分析 了不 同参数对抛光效果的影响,获得 了最合理的抛光运动参数 ,并且在抛光 机上得到 了验证 。 关键词 :蓝宝石 化学机械抛光 运动分析 计算机仿真 1 引言 氮化镓 (GaN)基半导体是继硅单 晶之后 ,人类 目前所 上抛光盘 发现的最重要的新型光 电子材料 【I随着发光二极管的问世, 全球正在进行着一场新的产业革命——固体照明革命_2I。由 于发光二极管是冷光源,在同样亮度下 ,固体照 明灯耗 电 仅为普通 白炽灯 的十分之一 ,而寿命却是 白炽灯的 100多 倍 ,同时它具有免维护 、环保等优点 。 星轮(工件盘) 、 目前氮化镓薄膜生长主要采用金属有机物化学气相沉 积 (MetalOrganicChemicalVaporDeposition,简称 MOCVD)工 内齿轮 下抛光盘 艺在蓝宝石 (一A120)衬底基 片上 生长 ,该 工艺要求衬底 基片表面是超光滑 、无损伤表面 。通常超光滑表面是指 图 1双面抛光机工作原理简图 :表面粗糙度小于 lnm(RMS)的表面 ;无损伤表面是指 【I: A12O3+H2of 2A10(OH) A12O3+3H2Of2A1(OH)3 加工表面不能有加工变质层,且表面晶格完整。如果衬底 A1203+6H+厂2A1“+3H2O A1(OH)3+3Hf A1“+3H20 基片的质量稍差 ,会使制造出来 的发光二极管发光 性能 AIO(OH)+3H~CA1“+2H2O A1203+20H7 2A10-2+H2O 低劣 ,甚至做不出管子来_6I。 A1(OH)3+OHfA10-2+2H20A12O3+2SiO2+2H2ofAI2Si2072‘H20 由于蓝宝石衬底材料 的脆性大 、硬度 高 (是莫 氏9.3 化学机械抛光是一个复杂的多相反应 ,它存在着两个 级 ,仅次于莫氏 10级 的金刚石 ),对其进行机械加工已经 动力学过程 :(1)抛光首先使吸附在抛光布上 的抛光液中 十分困难 ,无损伤超光滑表面抛光技术更加复杂 。目前为 的化学物质与晶片表面进行化学反应 ,即化学反应过程。 止,化学机械抛光是获得无损伤超光滑蓝宝石晶片表面 (2)抛光表面反应物脱 离蓝宝石晶片表面 ,即解吸过程 , 的最好方法。 使未反应的蓝宝石单 晶重新裸露出来 。 2 蓝宝石 晶片化学机械抛光原理 在整个化学机械抛光过程中,化学反应作用是影响蓝 蓝宝石晶片双面抛光的工作原理如图 1所示。抛光垫 宝石表面的晶格完整和表面粗糙度 的主要因素 ,而机械 固定在上抛光盘和下抛光盘 的表面 ,被加工 晶片放在 由 作用是影 响表面粗糙度和平面度 的主要因素。粗糙度和 中心轮和 内齿齿轮组成 的差动轮系 内。抛光 压力则 由气 平面度与抛光的压力 、抛光盘的运动轨迹有较大 的关系 , 缸加压上抛光盘实现。为减少抛光 时晶片所受的作用力 , 本文重点对蓝宝石晶片抛光运动状况进行分析 、仿
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