单晶硅片是集成电路(IC)制造过程中应用最广泛的衬底材料,硅片材料的表面完整性直接影响着器件的性能、成品率以及使用寿命。但单晶硅片在磨削过程中不可避免地会产生几微米至几十微米的亚表面损伤层,这将直接影响到其后续加工的效率以及去除量等。亚表面损伤层要在后续加工过程中去除,这无疑增加了硅片的制造成本,降低了制造效率。因此,为了去除磨削产生的亚表面损伤层并提高效率,快速准确获得磨削工序产生的亚表面损伤层中的裂纹信息对后续加工具有重要的指导意义。本文利用#400和#600杯型金刚石砂轮对单晶硅片进行磨削试验,结合有损检测与无损检测的优势,采用多种检测方式分别对硅片亚表面裂纹进行检测。本文主要研究内容如下:(1)基于准静态压痕断裂模型,考虑弹性应力场与残余应力场的叠加,建立硅片磨削表面粗糙度与亚表面裂纹深度之间的数学模型,从而通过检测不同位置处的表面粗糙度PV值快速判断相应位置的硅片损伤程度。(2)通过截面显微观测法和分步腐蚀法从不同方向对硅片亚表面裂纹进行有损检测,分析亚表面裂纹倾角分布规律、亚表面裂纹深度沿磨纹分布规律和亚表面裂纹密度沿深度分布规律,从而得到亚表面裂纹的三维分布信息。(3)采用偏振激光散射检测方式对单晶硅片亚表面裂纹进行无损检测,得到对应的检测信号强度,再结合有损检测方式对亚表面损伤信息进行定量测定,从而建立检测信号强度与亚表面裂纹体积密度之间的关系,最后进行验证试验证明其可靠性。