应用于3D集成的高密度Cu/Sn微凸点键合技术

3D-IC技术被看作是应对未来半导体产业不断增长的晶体管密度最有希望的解决方案,而微凸点键合技术是实现3D集成的关键技术之一.采用电镀工艺制作了直径为50μm、间距为130μm的高密度Cu/Sn微凸点,分析了不同预镀时间及电流密度对Cu微凸点形成质量的影响,并使用倒装焊机实现了高密度Cu/Sn微凸点的键合.利用直射式X射线、分层式X射线对键合样片进行无损检测,结果表明键合对准精度高,少量微凸点边缘有锡被挤出,这是由于锡层过厚导致.观察键合面形貌,可以发现Cu和Sn结合得不够紧密.进一步对键合面金属间化合物进行能谱分析,证实存在Cu6 Sn5和Cu3 Sn两种物质,说明Cu6 Sn5没有与Cu充分反应生成稳态产物Cu3 Sn,可以通过增加键合时间、减少Sn层厚度或增加退火工艺来促进Cu3 Sn的生成.     

四辊冷带轧机三倍频颤振机理的研究

研究了四辊冷带轧机三倍频颤振的产生机理,发展了轧件振动模型,分析了由于轧件失稳所导致的轧机颤振现象,提出了轧机三倍频再生颤振模型,并对其进行了理论研究,仿真结果和现场测试进一步论证了三倍频再生颤振理论模型的正确性及其工业价值。     

林尼克结构干涉测量系统误差分析

在应用林尼克结构干涉测量系统进行测量时,发现系统存在一个近似为二次曲面的测量误差.根据光学干涉系统的测量原理,分别对林尼克结构干涉测量系统的相移器误差、摄像机误差和光学系统误差进行了分析,确定光学系统误差是干涉测量系统的主要误差源,其中显微物镜焦点轴向误差是产生系统测量误差曲面的主要原因.以平面为实验测量样件,应用测量系统对参考光臂显微物镜的不同轴向位置进行了测量,通过分析测量结果验证了焦点轴向误差对系统测量误差的影响,并与理论结果进行了比较.     

基于核函数的SOM及在齿轮故障聚类识别中的应用

结合统计学习理论（SLT）和支持向量机（SVM）的原理，在传统的采用欧氏距离作为竞争评价函数的自组织映射（SOM）基础上，提出了一种基于核函数的自组织映射（KSOM）方法，并把它应用于齿轮故障的聚类识别。该方法先把特征空间映射到高维的像空间，使得特征数据在像空间的映像能够较好地分开，然后在特征空间利用核函数来构造像空间中自组织竞争的评价函数以及权值的调整方法，最终在特征空间实现高维像空间中数据的聚类。试验结果表明，应用KSOM方法来聚类识别齿轮的故障，比传统SOM取得的效果更好、更稳定。     

Deformation behavior of Zr65Cu17.5Ni10Al7.5 in superplastic forming with silicon mould: Simulation and application

We investigated the deformation behaviors of Zr_65Cu_17.5Ni_10Al_7.5 in superplastic forming in silicon mould via numerical modeling and experiments. The data needed for the constitutive formulation were obtained from compressive tests to establish a material library for finite-element simulation using a DEFORM 3D software. A constant speed forming process of a micro gear was modeled where the loading force, feature size and amount of deformation in the micro gear in silicon mould were analyzed in detail for the optimal requirements of micro gear forming and the protection of silicon mould. Guided by the modeling parameters, an amorphous metal micro gear was successfully obtained by our home-made superplastic forming system with the optimized parameters （temperature of 683 K, top speed of 0.003 mm/s until the load force reaching limiting value at 1960 N, and a gradually decelerating process for holding the force to the end）. Our work gives a good example for optimization of superplastic forming and fabrication of BMGs in microparts.     

Cr掩模在硅湿法刻蚀中的应用研究

针对硅湿法刻蚀中常见的SiO2、Si3N4掩模的缺点,提出了以Cr薄膜层为刻蚀掩模的新方法,并进行了相应的试验.试验结果表明,Cr掩模湿法刻蚀技术可用于硅半导体器件的制作.此项工艺为硅湿法刻蚀加工提供了一条新的技术途径.     

紫外光辐射在硅片表面活化键合中的应用

在硅圆片表面亲水活化键合工艺中引入了紫外光照射并对其工艺参数和效果进行了评估.基于基本键合流程,通过对比实验,研究紫外光照与否,以及照射时间长短对硅片键合质量的影响.同时利用红外检测仪,拉伸强度测试仪以及原子力显微镜分别对键合面积,键合强度和表面粗糙度等因素进行了测定.此外,利用了承载率这一指标,对比了达到相同承载率时所需要克服的形变,以此对硅片的键合能力进行了评估.各项结果表明,硅片经过C波段和V波段的混合紫外光照射5min,相比于不经过紫外辐射的硅片,表面粗糙度得到了明显的改善,并获得最高的键合能力和拉伸强度.长时间的紫外辐射会破坏表面,进而影响其键合能力,使得拉伸强度降低.     

无压力辅助硅/玻璃激光局部键合

提出了一种新的无需外压力作用的硅/玻璃激光局部键合方法,通过对晶圆进行表面活化处理,选择合适的激光参数及加工环境,成功地实现了无压力辅助硅/玻璃激光键合.同时研究了该键合工艺参数如激光功率、激光扫描速度、底板材料等的影响.实验表明,激光功率越大,扫描速度越小,键合线的宽度就越大.实验结果显示,该方法能有效减少键合片的残余应力,控制键合线宽,并能得到较好的键合强度.该工艺可为MEMS器件的封装与制造提供简洁、快速、键合区可选择的新型键合方法.     

晶片直接键合所需表面粗糙度条件

根据JKR接触理论,推导出晶片直接键合时晶片接触表面粗糙度需要满足的条件,其中晶片接触表面粗糙度的描述是基于缝隙长度和缝隙高度的正弦波模型.分析结果表明,晶片直接键合的条件与无量纲参数α有关.以硅片键合为例,根据参数α可以把硅片键合分为三种类型:硅片直接键合(α＞1.065);在外压力作用下键合(0.57＜α＜1.065)和有空洞产生的键合(α＜0.57).实验数据与理论结果吻合得很好.     

衍射干涉光刻研究

光刻就是将掩模版上的图形转移到基底的过程,广泛应用于微电子、微机械领域。衍射现象是光刻工艺无法避免的问题,当掩模图形尺寸接近光源波长时,就会产生衍射干涉现象。利用这一现象,可以产生小于掩模图形尺寸的图形。采用严格耦合波分析算法对光刻过程中的衍射干涉做了仿真分析;并用karl suss MA6光刻机实现了基于掩模的干涉光刻实验,通过增加滤光片得到相干光源,增强光刻过程的衍射,形成衍射干涉,掩模版透光区域和部分不透光区域下方的光刻胶得到曝光,利用微米尺度的光栅图形,在光刻胶上产生亚微米的光栅;最后利用干法刻蚀工艺,在硅基底上加工出亚微米尺度光栅。