进电端放电法对单晶硅电火花加工接触电阻的影响研究

中国机械工程 ›› 2013, Vol. 24 ›› Issue (13): 1796-1799.

进电端放电法对单晶硅电火花加工接触电阻的影响研究

宋佳杰;邱明波;刘志东;田宗军

南京航空航天大学，南京，210016

出版日期:2013-07-10 发布日期:2013-07-11
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（50975142）；江苏省博士后科学基金资助项目（1002009C）；南京航空航天大学科研启动基金资助项目
National Natural Science Foundation of China（No. 50975142）;
Supported by Jiangsu Provincial Postdoctoral Science Foundation（No. 1002009C）

Research on Influence of Electric-Feeder-Termination-Discharge on Contact Resistance in EDM of Silicon

Song Jiajie;Qiu Mingbo;Liu Zhidong;Tian Zongjun

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing，210016

Online:2013-07-10 Published:2013-07-11
Supported by:

National Natural Science Foundation of China（No. 50975142）;
Supported by Jiangsu Provincial Postdoctoral Science Foundation（No. 1002009C）

摘要/Abstract

摘要：

为改善高电阻率硅的电火花线切割可加工性，提出了一种在半导体电镀金属薄膜表面放电的方法（简称进电端放电法）。首先在硅(电阻率为2.1Ω·cm)表面电镀一层铜膜，然后利用铜刷作电极，在铜膜表面进行放电，利用放电形成的高温在硅表面形成重掺杂层，以降低接触势垒。分析了表面重掺杂层的形成机理，制备了硅试件并得到了伏安曲线，结果表明，试件的进电端接触电阻明显减小。最后采用进电端放电法对电阻率为2.1Ω·cm、直径为100mm的硅锭进行电火花线切割试验，加工效率可由12mm2/min提高至30mm2/min。

关键词: 电火花加工, 硅, 接触势垒, 接触电阻

Abstract:

In order to improve EDM machinability of high resistivity silicon, a new method aimed at reducing the contact barrier was raised by EDM sweeping on the surface of metal film on the electric feeder termination, named electric-feeder-termination-discharge (EFTD). First, a copper film was deposited on the surface of silicon (2.1Ω·cm). Then, electrical discharge happened between a copper brush and the copper film. Finally, a heavily doped layer between the silicon and copper film was formed by the action of high temperature. The formation mechanism of heavy doped layer was analyzed. The test specimen (silicon) was prepared, and the I-U characteristic curve was measured. The results show the reduction of contact resistance. In the end, an EDM experiment on silicon ingot with the resistivity of 2.1Ω·cm and the diameter of 100mm was conducted. The EDM efficiency is as 30mm2/min.

Key words: electrical discharge machining（EDM）, silicon, contact barrier, contact resistance

中图分类号:

TG661
O471.5

宋佳杰, 邱明波, 刘志东, 田宗军. 进电端放电法对单晶硅电火花加工接触电阻的影响研究[J]. 中国机械工程, 2013, 24(13): 1796-1799.

SONG Jia-Jie, QIU Meng-Bei, LIU Zhi-Dong, TIAN Zong-Jun. Research on Influence of Electric-Feeder-Termination-Discharge on Contact Resistance in EDM of Silicon[J]. China Mechanical Engineering, 2013, 24(13): 1796-1799.

参考文献

[1]刘志东, 汪炜, 田宗军, 等. 太阳能硅片电火花电解高效切割研究[J]. 中国机械工程, 2008, 19(14): 1673-1677.
Liu Zhidong, Wang Wei, Tian Zongjun, et al. Research on High Efficiency Slicing of EDM and ECM on Solar Wafer Slicing[J].China Mechanical Engineering, 2008, 19(14): 1673-1677.
[2]Reynaerts D, Heeren P H, van Brussel H. Micro Structuring of Silicon by Electro-discharge Machining (EDM)－Part I:Theory[J].Sensors and Actuators A: Physical, 1997, 60(1/3): 212-218.
[3]邱明波, 刘志东, 汪炜,等. 太阳能级P型硅放电切割电流特性[J]. 西南交通大学学报, 2010, 45(1): 23-27.
Qiu Mingbo, Liu Zhidong, Wang Wei, et al. Current Properties of Wire Electrical Discharge Machining of P-type Solar Silicon[J].Journal of Southwest Jiaotong University, 2010, 45(1): 23-27.
[4]邱明波, 刘志东, 田宗军,等. 硅半导体放电加工中的肖特基势垒特性研究[J]. 应用基础与工程科学学报, 2011,19(4): 664-671.
Qiu Mingbo, Liu Zhidong, Tian Zongjun, et al. Research on Schottky Barrier in Semiconductor Silicon Electrical Discharge Machine[J].Journal of Basic Science and Engineering, 2011, 19(4): 664-671.
[5]刘志东, 邱明波, 汪炜,等. 大尺寸及异型锗窗高效电火花线切割技术[J]. 航空学报, 2010, 31(6): 1288-1293.
Liu Zhidong, Qiu Mingbo, Wang Wei, et al. Efficient Wire-cut Electrical Discharge Machine of Large-sized and Special-shaped Germanium Window[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2010, 31(6): 1288-1293.
[6]刘恩科, 朱秉升, 罗晋生. 半导体物理学[M].7版.北京: 电子工业出版社, 2008.
[7]Remenyuk A D, Schmidt N M. The Ohmic Contact to the Silicon Schottky Barrier Using Vanadium Silicide and Gold or Silver Metallization[J]. Applied Surface Science, 1995, 91(1/4): 352-354.
[8]邱明波. 半导体晶体材料放电加工技术研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2010.

[1]	郭保苏；庄集超；章钦；吴凤和. 基于多分量卷积神经网络的多晶硅晶片颜色差异检测[J]. 中国机械工程, 2021, 32(03): 297-304.
[2]	李晓鹏, 王元刚, 刘宇, 王慧, 赵福令. 电蚀产物对微细电火花电极形状损耗影响的实验研究[J]. 中国机械工程, 2020, 31(15): 1815-1822,1889.
[3]	陈尤旭1,2;王德山1;张伟1,2;金国庆1,2. 面向软体机器人的3D打印硅胶软材料实验研究[J]. 中国机械工程, 2020, 31(05): 603-609,629.
[4]	李庆忠;孙苏磊;李强强. 单晶硅同质互抛实验研究[J]. 中国机械工程, 2019, 30(23): 2773-2777.
[5]	王锋;张勇斌;刘广民;王卿;袁伟然;胡波. 甚高频共振式脉冲源放电蚀除[J]. 中国机械工程, 2019, 30(20): 2439-2446.
[6]	付旻慧1;刘凯2;刘洁1;谭沅良. 碳化硅零件的激光选区烧结及反应烧结工艺[J]. 中国机械工程, 2018, 29(17): 2111-2118.
[7]	麦文豪;邓宇;郭钟宁;洪文生. 激光诱导前向转移水中制备聚二甲基硅氧烷微粒[J]. 中国机械工程, 2018, 29(08): 979-982.
[8]	余剑武;胡其丰;文丞;柳波;沈湘. 基于支持向量机的电火花加工8418钢表面粗糙度预测模型[J]. 中国机械工程, 2018, 29(07): 771-774,793.
[9]	陈冰1,2;王各3;刘建明4;邓朝晖1,2;赵清亮5. 圆弧形砂轮精密修整及其声发射在线监测技术[J]. 中国机械工程, 2017, 28(18): 2242-2249.
[10]	贾建宇;王燕青;杨胜强;李文辉. 正交磁场对电火花单脉冲放电间隙的影响[J]. 中国机械工程, 2017, 28(15): 1820-1825,1847.
[11]	李志永, 李丽, 郑光明. 涡轮叶片冷却孔电火花加工管电极的铜电铸层制备及其抗电蚀性[J]. 中国机械工程, 2017, 28(10): 1195-1201,1214.
[12]	周旭娇, 赵建社, 褚辉生, 陈阳. 整体叶环成组电极电火花高效加工技术研究[J]. 中国机械工程, 2016, 27(18): 2453-2457,2466.
[13]	黄瑞宁, 李毅, 刘晓飞. 节能型电火花加工脉冲电源的研究[J]. 中国机械工程, 2016, 27(18): 2520-2523.
[14]	张海峰, 王立峰, 刘建勇. 小孔加工电火花脉冲电源实验研究[J]. 中国机械工程, 2016, 27(13): 1735-1739,1789.
[15]	闫艳燕, 王润兴, 赵波. 金刚石飞切单晶硅的切削力模型及试验研究[J]. 中国机械工程, 2016, 27(04): 507-512.