不同厚度及鉑鍍層硅片激光彎曲試驗研究.pdf

1、在微電子/光電子技術(shù)的發(fā)展過程中，微制造領(lǐng)域器件已經(jīng)不僅僅滿足在平面尺寸的制造，同時增加了對復雜曲面、特別是翹曲微型梁等的需求。隨著科學技術(shù)的發(fā)展及市場對不同厚度和含鍍層硅片材料的需求變化，要求我們必須突破傳統(tǒng)的微厚度平面結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)單層大厚度硅片及含鍍層材料成形加工的進一步研究。雖然厚硅片硬度高，不易發(fā)生碎裂現(xiàn)象，但傳統(tǒng)外力成型仍會導致材料破壞，而且溫度控制較為復雜；若采用化學手段則會花費很長的制造周期，而且控制的難度很大且有環(huán)境污染。

2、因此，采用激光對微制造器件中脆性材料的彎曲加工不僅可以節(jié)省成本，還可以縮短制造周期實現(xiàn)綠色制造(無環(huán)境污染)。這樣不但可以節(jié)省很多時間，也直接產(chǎn)生了長遠的經(jīng)濟利益，最為重要的是可以把傳統(tǒng)制造技術(shù)移植到微制造領(lǐng)域，為綠色微制造領(lǐng)域的進一步發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。 針對不同厚度及鉑鍍層硅片材料的激光彎曲要求，本論文主要研究工作如下： (1)利用JK701H型Nd:YAG固體脈沖激光器對硅片(厚度10μm、200μm、300μ

3、m)進行彎曲試驗，結(jié)合自身設(shè)備特點，研究硅片厚度、激光掃描次數(shù)、掃描冷卻時間對彎曲角度的影響，得到長脈沖激光彎曲硅片的特征規(guī)律。 (2)利用有限元Ansys軟件建立熱學仿真模型，計算在彎曲過程中相同條件下不同厚度硅片的溫度場分布，同時比較溫度分布特點，總結(jié)溫度分布規(guī)律，得到基于溫度分布的彎曲可行性預測依據(jù)。 (3)采用相關(guān)的儀器對加工后的試樣(厚度100μm)進行電學性能檢測。利用光學顯微鏡對彎曲成形后的硅片表面形貌進行

4、檢測，利用半導體參數(shù)測試儀對彎曲硅片Ⅴ型件兩端Ⅰ-Ⅴ曲線進行測試，以及利用霍爾效應測試儀對彎曲硅片的載流子濃度、霍爾遷移率進行測試。結(jié)合彎曲試驗，討論激光彎曲加工工藝對硅片電學性能的影響。 (4)利用有限元Ansys軟件對表面有鍍層的厚度為100μm的硅片進行溫度場和應力應變場模擬分析，并針對模擬結(jié)果，進行驗證性試驗。 不同厚度及鉑鍍層硅片材料的激光彎曲成形研究，特別是將試驗與檢測及模擬技術(shù)結(jié)合形成高質(zhì)量彎曲硅片的成形工