砷化鎵表面運(yùn)動(dòng)約束刻蝕拋光實(shí)驗(yàn)與仿真研究.pdf

1、隨著光學(xué)制造技術(shù)與微電子技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Σ牧媳砻鎿p傷與缺陷的限制越來(lái)越嚴(yán)格。以砷化鎵單晶片為例，為保證經(jīng)過(guò)外延生長(zhǎng)、離子注入后的材料性能，需要表面晶格完整、殘余應(yīng)力與損傷盡可能少?，F(xiàn)有拋光工藝技術(shù)往往需要復(fù)雜的工藝過(guò)程來(lái)滿足這些要求，探索新型的低應(yīng)力、無(wú)損傷拋光方法對(duì)高端制造業(yè)有非常重要的意義。約束刻蝕劑層技術(shù)（Confined Etchant Layer Technique, CELT）作為一種具有距離敏感性的新型電化學(xué)微納加工

2、方法，從原理上可以實(shí)現(xiàn)材料表面的非接觸拋光平整加工。運(yùn)動(dòng)模式下約束刻蝕劑層技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)材料的局部拋光和全局拋光加工，但是運(yùn)動(dòng)引起的流場(chǎng)狀態(tài)改變會(huì)顯著影響加工效果。
　　本文首先從原理上對(duì)CELT拋光加工過(guò)程中各種工藝條件和影響因素對(duì)拋光效果的影響進(jìn)行了分析和假設(shè)。在現(xiàn)有CELT微結(jié)構(gòu)加工工藝基礎(chǔ)上，制作了用于拋光加工的刀具電極，搭建了用于運(yùn)動(dòng)約束刻蝕拋光的微納電化學(xué)加工平臺(tái)，確定并實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)一維刀具電極往復(fù)平動(dòng)拋光加工方法。

3、　　在此基礎(chǔ)上，選定運(yùn)動(dòng)工藝參數(shù)進(jìn)行多因素實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。使用中心復(fù)合設(shè)計(jì)擬定了三組工藝實(shí)驗(yàn)，對(duì)電極運(yùn)動(dòng)速度、電極與基底間工作距離、加工時(shí)間以及溶液配比進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。使用響應(yīng)面法分析了上述工藝參數(shù)對(duì)加工后表面的面形精度、表面粗糙度以及加工的材料去除率的影響規(guī)律。借助光學(xué)顯微鏡和原子力顯微鏡對(duì)加工前后表面的形貌進(jìn)行了測(cè)量和表征分析。
　　同時(shí)，本文借助多物理場(chǎng)有限元分析手段，建立加工過(guò)程瞬態(tài)分析模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工過(guò)程中溶液內(nèi)部動(dòng)態(tài)行為