单晶硅微尺度侧磨削边缘崩裂影响因素试验研究

毕长波，田川川，李红阳，周云光

（东北大学秦皇岛分校控制工程学院，河北 秦皇岛 066004）

单晶硅作为一种优秀的半导体材料，广泛应用于集成电路、国防科技、医疗、航空航天等领域。仅2020 年，全球半导体行业产值就已达到4 260 亿美元。近年来，微电子行业的兴起对精密微型零部件的需求日益增大。对我国而言，实现单晶硅及其微型零部件的高精度加工有着重大战略意义。单晶硅的共价键为类金刚石结构，使其成为一种典型的硬脆材料，机械加工时不可避免地出现表面/亚表面损伤，影响零部件的表面质量和使用寿命。

微磨削方法主要是指采用直径小于1 mm 的微磨棒对材料进行机械加工从而获得所需微结构。该方法凭借其加工表面质量高、形状精度高等特点得到广泛应用。对以单晶硅为代表的硬脆材料而言，微磨削可以有效抑制毛刺等缺陷的产生，提高表面质量。因而，相关专家在单晶硅等硬脆材料的微磨削及亚表面损伤领域进行了大量研究。如Aurich 等［1］研发了一种新型微磨削设备，研究了磨削工艺参数和刀具参数对单晶硅加工表面质量的影响；Cheng等［2］通过对钠钙玻璃进行微磨削试验，提出了硬脆材料微磨削最大未变形切屑厚度的计算模型；Cheng 等［3］在分析微磨削未变形切屑厚度的基础上，提出了单晶硅微磨削力的预测模型，并通过试验测定了单晶硅微磨削延脆性转变的临界切深；Wang 等［4］对单晶硅进行金刚石压痕试验，分析了划刻速度对单晶硅表面形貌和材料去除方式的影响；……