Повышение механической прочности кремниевых пластин путем снижения трещинообразования при их изготовлении

• Автор: Радькова, Наталья Олеговна
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 170 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН

1.1 Образование и развитие трещин в хрупких, упругих материалах при их механической нагрузке.
1.2. Механизм образования трещин в хрупких, упругих материалах при их механической обработке

1.3. Методы механической обработки кремниевых пластин.

1.4. Причины возникновения остаточных напряжений в кремниевых пластинах.

1.5. Анализ методов контроля качества кремниевых

пластин.

1.5. Постановка целей и задач исследований

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Общая стратегия исследований
2.2. Материалы, образцы, инструмент.
2.3.Определение механической прочности кремниевых
пластин.
2.4. Определение глубины дефектного поверхностного слоя.
2.5. Регистрация электромагнитных сигналов кремниевых пластин при их
У механическом нагружении
2.6.Выводы к главе 2
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИКОЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН В КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИНАХ ПРИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИИ
3.1.Образование микротрещин при абразивной
обработке.
3.2. Факторы, определяющие образование трещин.
3.3. Влияние трещинообразования на механическую прочность кремниевых пластин
3.4. Влияние остаточных напряжений на геометрические размеры трещин
3.5. Выводы к главе 3.
ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН.
4.1. Влияние механической обработки на глубину дефектного слоя и прочность кремниевых пластин.
4.2. Влияние зернистости абразивного инструмента на прочность кремниевых пластин.
4.3. Выводы к главе 4.
ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩЕГО ПРИ МЕХАНИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН.
5.1. Регистрация электромагнитных сигналов кремниевых пластин при их механическом нагружении
5.2. Влияние величины электропроводности и природы носителей зарядов на параметры электромагнитного излучения кремниевых пластин.
5.3. Частота колебаний кремниевой пластины и интенсивности электромагнитного излучения.
5.4. Выводы к главе 5.
ГЛАВА 6 ПРИМЕНЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
6.1. Основные направления повышения механической прочности кремниевых пластин
6.2. Перспективы использования результатов исследований по разработке метода неразрушающего контроля прочности
6.3. Оценка техникоэкономической эффективности повышения
механической прочности кремниевых пластин.
6.3. Выводы к главе 6.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Анализ поверхностей разрушения в этом случае показал, что при комнатной температуре распространение исходной трещины в процессе нагружения пластины происходит следующим образом: сначала в ее тупиковой части протекают значительные микропластические сдвиги — вязкий разрыв, а затем наступает хрупкий (кристаллический) разрыв; через некоторое расстояние кристаллический разрыв вновь сменяется вязким. Фелбек и Орован [] отметили также, что для развития в пластичном материале хрупкого разрушения важную роль играет скорость распространения трещины. Пока эта скорость мала, хрупкий излом пластичного материала не реализуется. Когда скорость распространения трещины достигает необходимой величины, наступает хрупкий разрыв, который может перейти в вязкий, если упругая энергия, освобождающаяся в процессе распространения трещины оказывается недостаточной для обеспечения непрерывного продвижения трещины с требуемой скоростью. В последнее время задачи о появлении и развитии начальных стадий пластических деформаций в процессе распространения квазихрупкой трещины рассмотрены на основе новой модели твердого тела в работах М. Я Леонова и его сотрудников [ - ]. Решение новых задач о распространении трещин в деформируемом хрупком теле и, в частности, исследование случаев, когда поле внешних напряжений неоднородно, долгое время было затруднительно из-за сложности вычисления скорости с! У(1, а)/сИ освобождения упругой энергии в результате раскрытия трещин. Некоторое развитие исследований в этом направлении дано в работах Ирвина [ -]. Здесь получены формулы, позволяющие связать значения скорости освобождения упругой энергии трещины с коэффициентами интенсивности упругих напряжений вблизи ее тупиковой части, и на этой основе получены решения задач для новых случаев нагружения тела и расположения трещин. В частности, в работах Ирвина [,] сформулировано также утверждение о том, что распространение трещины в хрупком или квазихрупком теле наступает тогда, когда коэффициент интенсивности упругих напряжений в окрестности контура трещины достигает некоторого постоянного для данного материала значения. В этих работах рассмотрены задачи о растяжении и изгибе пластин (полос), с поверхностной трещиной. Авторами ряда работ [1, - ,-,] было выдвинуто и проиллюстрировано на ряде примеров предположение о том, что для исследования распространения трещин в деформируемом хрупком теле, а также для построения адекватной количественной теории этих процессов могут быть использованы методы математической теории упругости и модель сплошной упругой среды, если межчастичные силы сцепления, действующие в тупиковой части трещины, рассматривать как некоторые внешние силы. В этом случае задача о распространении трещин может быть сформулирована как силовая задача механики деформируемого твердого тела (без привлечения энергетической теории). Необходимо отметить, что утверждение о конечности напряжений в тупиковой части трещины впервые было выдвинуто в работе Ю. П. Желтова и С Д. Христиановича [], посвященной теории гидравлического разрыва нефтяного пласта. Использование этой гипотезы позволило решить некоторые задачи о размерах раскрывающейся трещины в горных массивах, когда в трещине создается заданное гидростатическое давление (однако, в упомянутых работах межчастичные силы сцепления непосредственно не учитывались). Конечность напряжений в тупиковой части трещины в этом случае ( в условиях горного массива) обеспечивается за счет действия сжимающих сил горного давления. Данные исследования имели существенное значение для понимания структуры края трещины и развития теории равновесных трещин. При исследовании равновесия хрупких тел, ослабленных трещинами, а также при изучении хрупкого разрушения элементов инженерных конструкций (когда объемные силы сжатия пренебрежительно малы) весьма существенно учитывать силы межчастичного сцепления в тупиковой части трещины. В работах Г. И. Баренблатта [] была уточнена и дополнена постановка задач о равновесных макротрещинах хрупкого разрушения и предложена новая теоретическая схема решения таких задач, как задач механики деформируемого твердого тела. Теоретическая схема, предложенная Г. И. Баренблаттом, основана на следующих гипотезах. Первая гипотеза. Ширина с! Эта гипотеза, по существу, оп-Рис.