LED半導體基片研磨工具制備新方法及其加工機理研究

針對LED芯片用半導體基片加工存在的瓶頸問題，申請項目提出了一種微細粒度金剛石研磨盤制備新方法，并以單晶SiC和藍寶石基片材料為加工對象，深入研究新型研磨盤制備、修整、以及研磨加工過程中的相關科學與技術問題。構造并實施理想研磨條件，揭示兩種半導體材料在該研磨條件下的表現(xiàn)行為與表面生成機制。研究新型研磨盤的最佳工作狀態(tài)及其在加工過程中的演變規(guī)律。揭示研磨過程中研磨盤/工件界面行為與調(diào)控機制，建立定量描述新型研磨盤加工單晶SiC和藍寶石基片材料的模型，為實現(xiàn)單晶SiC和藍寶石基片高效低損失加工提供依據(jù)。項目的完成對推動我國LED芯片制造和金剛石工具制造技術進步具有明確的現(xiàn)實意義。

本項目將根據(jù)微電子和光電子產(chǎn)品制造對硬脆晶體超薄基片加工精度、加工表面質(zhì)量和加工效率的要求，針對現(xiàn)有基片薄化加工技術所存在的加工效率低、成本高、碎片率高和環(huán)境污染等問題，提出微粉金剛石砂輪磨削和耦合能量軟磨料砂輪磨削集成的單工序超精密薄化加工新工藝。重點研究應用耦合能量軟磨料砂輪磨削技術薄化加工硬脆晶體基片過程中的微觀力學行為、物理化學效應和機械摩擦作用，分析基片材料去除和表面形成機理、超薄基片變

研究并首次提出工程陶瓷三種不同類型的材料去除機理（裂紋擴展型與塑性剪切型相結合的車（銑）磨削材料去除機理；超聲沖擊及空化作用和高速磨削強制裂紋擴展相結合的材料去除機理；激光束聚集光能熔融與蒸發(fā)的材料去除機理），提出了陶瓷材料幾種表面加工基本規(guī)律最佳工藝參數(shù)和探討了影響生產(chǎn)率和表面質(zhì)量的主要因素。在實驗的基礎上開發(fā)了四種加工陶瓷材料的優(yōu)質(zhì)高效率加工工藝，結果表明，陶瓷材料平面，外圓表面，小孔和次小孔加工的表面質(zhì)量和生產(chǎn)率均完成或超額完成研究計劃的預定目標，提供了各類樣品，生產(chǎn)率提高勻在五倍以上。發(fā)表了論文九篇，研制成超聲波磨削加工研拋機各一臺和工裝二套，前者性能優(yōu)異具有轉讓和推廣應用的前景。