磁粒研磨加工技术

磁粒研磨加工技术是磁场在机械加工领域的应用之一。研究表明：磁粒研磨是加工内圆和外圆等复杂曲面的有效方法。阐述了磁粒研磨加工的原理、特点和影响因素等。     

无氰脉冲电镀金-铜合金工艺的研究

研究了一种以亚硫酸钠-HEDP为主配位剂的无氰脉冲电镀金-铜合金工艺。通过单因素试验考察了镀层表面形貌和沉积速率,并得出电流密度、镀液pH值、镀液温度和搅拌速率的影响规律及一组优选电镀工艺参数:电流密度0.3A/dm~2,镀液pH值9.0,镀液温度60℃,搅拌速率1 000r/min。另外,评价了镀层和镀液的各方面性能。结果表明:镀层仅含金、铜元素;镀层表面细致均匀,孔隙率低,平整性好,无裂纹;镀层硬度高,结合力好,耐蚀性强;电流效率高,镀液稳定性好。     

大直径硅片超精密磨削技术的研究与应用现状

随着IC制造技术的飞速发展，为了增加IC芯片产量和降低单元制造成本，硅片趋向大直径化，原始硅片的厚度也相应增大以保证大尺寸硅片的强度；与此相反，为了满足IC封装的要求，芯片的厚度却不断减小，需要对图形硅片进行背面减薄。硅片和芯片尺寸变化所导致的硅片加工量的增加以及对硅片加工精度和表面质量更高的要求，使已有的硅片加工技术面临严峻的挑战。本文详细分析了传统硅片加工工艺的局限性，介绍了几种大直径硅片超精密磨削加工工艺的原理和特点，评述了国内外硅片超精密磨削技术与装备研究和应用的现状及发展方向，强调了我国开展大直径硅片超精密磨削技术和装备研究的必要性。     

铜布线化学机械抛光技术分析

对用于甚大规模集成电路(ULSI)制造的关键平坦化工艺——铜化学机械抛光(CMP)技术进行了讨论。着重分析了铜化学机械抛光的抛光过程和相关的影响因素；根据现有的研究成果主要介绍了铜化学机械抛光的化学材料去除机理；在分析抛光液组成成分的基础上，总结了现有的以H2O2为氧化剂的抛光液和其他酸性、碱性抛光液以及抛光液中腐蚀抑制剂的研究情况；指出了铜化学机械抛光今后的研究重点。     

单晶硅纳米级磨削过程的理论研究

对内部无缺陷的单晶硅纳米级磨削过程进行了分子动力学仿真,从磨削过程中瞬间原子位置、磨削力、原子间势能、损伤层深度等角度研究了纳米级磨削加工过程,解释了微观材料去除、表面形成和亚表面损伤机理。研究表明：磨削过程中,单晶硅亚表面损伤的主要形式是非晶结构形式,无明显的位错产生,硅原子间势能的变化是导致单晶硅亚表面损伤的重要原因;另外,发现磨粒原子与硅原子之间有黏附现象发生,这是由于纳米尺度磨粒的表面效应而产生的。提出了原子量级条件下单晶硅亚表面损伤层的概念,并定义其深度为沿磨削深度方向原子发生不规则排列的原子层的最大厚度。     

聚氨酯抛光垫机械抛光钆镓石榴石晶片

钆镓石榴石（gadolinium gallium garnet,GGG）晶片是一种性能优良的激光材料,但其在抛光后易产生划痕、效率低。为保证GGG晶片的平面度、提高抛光效率,同时控制划痕现象,使用聚氨酯抛光垫进行机械抛光,研究抛光压力、抛光盘转速对平面度和表面粗糙度的影响。研究表明:使用聚氨酯抛光垫可以有效避免加工过程中产生划痕。在载荷127g/cm2,转速70r/min的条件下,抛光30min后的平面度可达到226nm,表面粗糙度RMS可达到36.3nm;表面缺陷较小,可被后续化学机械抛光很快去除。      

用于金刚石摩擦化学抛光的Ni-W合金盘制备

为探究镀液成分、工艺条件等因素对Ni-W合金镀层的影响,制备出低内应力、高硬度的Ni-W合金盘,用于金刚石的摩擦化学抛光。采用单一性实验分别探究络合剂浓度、溶液pH、糖精钠浓度对镀层内应力、钨含量、硬度以及沉积速率的影响,并探究不同添加剂对镀层表面整平的效果。最终选用水杨醛为整平剂,并采用反向脉冲电流降低了镀层表面粗糙度,制备出硬度达HV 713,镀层厚度约为0.66 mm的Ni-W合金盘。使用合金盘对金刚石进行摩擦化学抛光,并探究合适的抛光工艺参数。在合金盘转速为8 000 r/min,压力为40 N时,金刚石的抛光效果较好,其材料去除率为5.56μm/min,磨削比达0.394,金刚石表面粗糙度S_a为3.7 nm。使用传统铸铁盘对金刚石进行摩擦化学抛光,通过对比磨损参数发现,Ni-W合金盘能够达到更好的抛光效果。     

ULSI制造中铜化学机械抛光的腐蚀磨损机理分析

以超大规模集成电路(ULSI)芯片多层互连结构制造中的关键平坦化工艺——铜化学机械抛光(Cu—CMP)为研究对象，针对Cu—CMP中存在的抛光液的化学腐蚀作用和磨料的机械磨损现象，采用腐蚀磨损理论分析了Cu—CMP材料去除机理。提出铜CMP的材料去除中存在着机械增强的化学腐蚀和化学增强的机械磨损，并分析了Cu—CMP的静态腐蚀材料去除、机械增强的腐蚀去除与化学增强的机械去除机理。     

磁粒光整加工基础研究

研究了磁场分布，磁场力及材料去除规律并进行相应的实验分析，从理论上证明了加工区域内磁场分布不均匀而导致的磁粒流动及磁刷形成的变化，是影响磁粒切削性能的关键因素；实验研究了磁场力、磁极形状对切削量的影响规律，结果与理论解析一致；而润滑剂可大幅度提高去除量，且表面粗糙度存在最佳值。研究成果为深入系统地研究加工机理提供理论依据和实践基础。     

超大规模集成电路制造中硅片平坦化技术的未来发展

在集成电路(IC)制造中,化学机械抛光(CMP)技术在单晶硅衬底和多层金属互连结构的层间全局平坦化方面得到了广泛应用,成为制造主流芯片的关键技术之一。然而,传统CMP技术还存在一定的缺点或局限性,人们在不断完善CMP技术的同时,也在不断探索和研究新的平坦化技术。在分析传统CMP技术的基础上,介绍了固结磨料CMP、无磨料CMP、电化学机械平坦化、无应力抛光、接触平坦化和等离子辅助化学蚀刻等几种硅片平坦化新技术的原理和特点以及国内外平坦化技术的未来发展。