单晶硅作为微电子元件系统中普遍使用的一种结构材料,其加工方法一直是人们研究的焦点。由于传统机械加工方式的局限性,如不能切割超薄硅片和异型硅材料零件,硅材料切割技术的革新已成为相关产业瞩目的焦点。近年来,本课题组通过改进进电方式、研制半导体加工专用脉冲电源及改进控制策略等措施对高电阻率硅进行了电火花线切割研究。电火花加工是热爆炸力、磁流体动力、流体动力等综合作用过程,在此过程中不可避免地在硅表面产生放电凹坑、裂纹、残余应力、晶格畸变等加工损伤,表层结构相对于基体材料发生明显变化,产生损伤层,并且该损伤层由于单晶硅的特性,不同于传统金属电火花加工的损伤层结构,并且会在很大程度上影响下道工序的加工质量及周期,因此研究电火花线切割单晶硅损伤层,具有非常重要的现实意义。本文开展的主要研究内容如下:(1)研制了一种新型的立柱与电极丝在垂直方向高频低幅振动的电火花线切割装置,利用该装置对单晶硅进行了电火花线切割试验。(2)对单晶硅放电加工损伤层的损伤机理进行了研究,结合单晶硅材料在放电加工时的蚀除机理,分析了放电高温产生的热损伤、热应力损伤对硅材料造成的损伤形式,尤其对硅材料放电加工后加工表面出现的“小孔现象”进行了理论分析与探讨,同时对单晶硅在不同工作液中发生的电化学损伤也进行了研究。(3)采用择优腐蚀法对电火花线切割单晶硅的损伤层进行了试验分析,把损伤层划分为表面损伤和亚表面损伤。表面损伤包括:杂质元素污染、表面换向纹、放电凹坑等;亚表面损伤包括:裂纹、变质层等。主要研究了表面损伤问题,亚表面损伤层厚度和损伤层组成形式,以及随加工条件和加工电参数的变化规律。