砷化鎵表面運動約束刻蝕拋光實驗與仿真研究.pdf

1、隨著光學制造技術與微電子技術的發(fā)展，應用領域對材料表面損傷與缺陷的限制越來越嚴格。以砷化鎵單晶片為例，為保證經過外延生長、離子注入后的材料性能，需要表面晶格完整、殘余應力與損傷盡可能少。現(xiàn)有拋光工藝技術往往需要復雜的工藝過程來滿足這些要求，探索新型的低應力、無損傷拋光方法對高端制造業(yè)有非常重要的意義。約束刻蝕劑層技術（Confined Etchant Layer Technique, CELT）作為一種具有距離敏感性的新型電化學微納加工

2、方法，從原理上可以實現(xiàn)材料表面的非接觸拋光平整加工。運動模式下約束刻蝕劑層技術可以實現(xiàn)材料的局部拋光和全局拋光加工，但是運動引起的流場狀態(tài)改變會顯著影響加工效果。
　　本文首先從原理上對CELT拋光加工過程中各種工藝條件和影響因素對拋光效果的影響進行了分析和假設。在現(xiàn)有CELT微結構加工工藝基礎上，制作了用于拋光加工的刀具電極，搭建了用于運動約束刻蝕拋光的微納電化學加工平臺，確定并實現(xiàn)了準一維刀具電極往復平動拋光加工方法。

3、　　在此基礎上，選定運動工藝參數(shù)進行多因素實驗方案設計。使用中心復合設計擬定了三組工藝實驗，對電極運動速度、電極與基底間工作距離、加工時間以及溶液配比進行了實驗研究。使用響應面法分析了上述工藝參數(shù)對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。借助光學顯微鏡和原子力顯微鏡對加工前后表面的形貌進行了測量和表征分析。
　　同時，本文借助多物理場有限元分析手段，建立加工過程瞬態(tài)分析模型，實現(xiàn)對加工過程中溶液內部動態(tài)行為