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随着现代科学技术的发展,以单晶硅、碳化硅、蓝宝石等为代表的半导体材料在IC产业和光伏产业的应用得到迅速升温,这不仅极大的提高其需求量,也对其加工质量提出越来越高的要求。但是作为典型的硬脆性材料,几乎相同的弹性极限与强度极限这一特性使得半导体材料的加工性很差。半导体元件的加工精度和加工质量决定了其使用性能的优劣,尤其是加工损伤的产生,往往是制约技术突破的瓶颈所在。现行半导体材料的精密加工方式可以很好地减小甚至消除加工损伤的产生,满足元件高质量的加工要求,但大都存在一定的局限性,如加工效率过低、操作技术要求过高、加工材料有限、设备昂贵、污染环境等问题。 本课题组利用溶胶凝胶技术制得一种新型半固结柔性抛光工具——SG抛光膜,其制作工艺简单、成本低廉、绿色环保,在前期的使用过程中发现它可用于半导体基片的抛光,获得纳米级粗糙度的超光滑表面。但是其加工后的工件表面损伤状况却有所不同:单晶碳化硅基片基本没有划痕等表面损伤,单晶硅基片表面有变色损伤层的出现。论文从表面损伤入手探究导致不同损伤现象的原因所在,明确工具的属性并给出损伤控制条件。 本论文针对加工损伤,首先设计对比实验,明确了不同工具加工碳化硅基片表面损伤的形式,通过对不同磨料粒度抛光工具的加工结果分析确定 SG抛光膜的加工质量不会随着磨料粒径的改变而显著变化,从而避免了精抛所用超细磨料的团聚所导致的表面损伤,最终提出“容没效应”合理解释 SG抛光膜的工具特性;然后利用Raman、XRD、FIB-SEM等多种手段确定了W40金刚石SG抛光膜加工单晶硅基片所产生的表面变色损伤为厚度在50-200nm的非晶硅和纳米晶体硅层,通过对抛光液中被去除硅材料的透射检测确定200-400nm的材料去除尺度导致了表面相变损伤的出现,可以通过减小磨料粒度和更换磨料种类来避免表面相变损伤的产生。