芯片高密度互连电子电镀成形与性能调控技术研究

摘要:信息技术的飞速发展, 对芯片性能提出了越来越高的要求, 芯片中晶体管和电子互连的密度也在不断增加。电子电镀是大马士革以及芯片封装电子互连的主要成形方法, 互连密度的提高对于电子电镀成形工艺及性能调控方法提出了许多新的要求。本文概述了本团队近几年在芯片高密度互连的电子电镀成形方法以及性能调控方面的研究成果, 主要包括3D TSV垂直互连及大马士革互连的填充及后处理工艺、高密度凸点电镀成形方法及互连界面可靠性研究、特殊结构微纳互连的制备及性能调控方法、微纳针锥结构低温固态键合方法、水相化学及电化学接枝有机绝缘膜等工作, 以期对芯片电子电镀领域的研究带来启迪, 推动芯片高密度互连技术的发展。

CVD金刚石膜研究进展

摘要:金刚石由于其优异的声、光、电、热和力学性能,是重要的功能材料之一。金刚石的制备方法主要有高温高压方法和低压化学气相沉积方法。化学气相沉积法因制备得到的样品质量高、面积大,设备简单、可规模化等特性,是合成金刚石膜的重要方法。为了实现低合成压力条件下的金刚石膜的均匀、快速、大尺寸、高质量生长,目前研究人员在金刚石低压生长的控制方面做出了深入的研究。文章综述了近年来化学气相沉积法(包括热丝CVD 法、离子体增强CVD 法、燃烧火焰CVD 法)生长金刚石膜的研究进展,包括金刚石膜的生长机理、关键设备、关键工艺参数等。此外,还详细讨论了生长过程中的关键工艺参数与金刚石膜生长速率和质量的关系,这些对化学气相沉积制备金刚石膜的研究、生产至关重要。

多元素协同晶界扩散:现状与发展

摘要:航空航天、新能源、轨道交通等领域的发展对高性能高温度稳定性钕铁硼永磁提出了紧迫的需求。高性能磁体对战略重稀土Dy、Tb的依赖导致了中国稀土资源应用不平衡的现状,而晶界扩散技术可通过在晶粒表面形成重稀土壳层大幅提升矫顽力,是目前重稀土利用最高效的技术,近年来在国内外引起了广泛关注和大范围产业化推广。然而,目前产业普遍采用纯重稀土及其化合物作为扩散源,存在重稀土容易在表层堆积、扩散深度浅和利用效率低等问题。基于国内外最新进展和作者团队的研究工作,本文讨论了不同元素在钕铁硼中的冶金行为和扩散特性,提出利用轻稀土和非稀土元素部分替代重稀土形成合金扩散源的思路,通过多元素协同作用实现重稀土壳层局域化,大幅提升重稀土扩散效率,降低扩散成本。同时对不同元素在扩散过程中对磁体矫顽力、温度稳定性、力学性能和耐蚀性等方面的作用进行了阐述,并对未来发展方向进行了展望。

全固态离子选择性电极在可穿戴电化学传感器中的进展

摘要:人体汗液富含丰富的与身体健康状况相关的电解质, 采用可穿戴电化学离子传感器对汗液实时监测可为身体健康提供合理的指导。基于全固态离子选择性电极的可穿戴电化学传感器因能够实时无创地分析生物体液离子受到越来越多的关注。开发新的固接层材料, 探索新的电位响应机理及在可穿戴设备上的应用促进了全固态离子选择性电极的发展。本文综述了全固态离子选择性电极的研究进展, 包括传统的电位响应机理(氧化还原电容和双电层电容原理)和新型固接层材料(导电聚合物、碳和其他纳米材料)以及在可穿戴柔性传感器方面的应用。 最后对全固态离子选择性电极存在的挑战和未来的前景做出了展望。

电器散热片用新型镁合金的挤压温度优化

摘要:采用不同的温度进行了电器散热片用Mg-Al-Zn-Cu-In镁合金的挤压,并进行了显微组织、散热性能和力学性能的测试与分析。结果表明:随挤压温度从300℃提高至420℃,电器散热片用Mg-Al-Zn-Cu-In镁合金的平均晶粒尺寸和断后伸长率先减小后增大, 热导率(散热性能) 和抗拉强度则先增大后减小。当挤压温度为380℃时,Mg-Al-Zn-Cu-In镁合金的平均晶粒尺寸为8.2μm,断后伸长率为8.1%,分别较300℃挤压时减小了27%和14%;热导率为151 W/(m·K),抗拉强度为282 MPa,分别较300℃挤压时增大了44%和25 MPa,此时散热性能和强度最好。电器散热片用Mg-Al-Zn-Cu-In镁合金的挤压温度优选为380℃。

线锯切片技术及其在碳化硅晶圆加工中的应用

摘要:作为制备半导体晶圆的重要工序,线锯切片对半导体晶圆的质量具有至关重要的影响。本文以发展最成熟的硅材料为例,介绍了线锯切片技术的基本理论,特别介绍了线锯切片技术的力学模型和材料去除机理,并讨论了线锯制造技术及切片工艺对材料的影响。在此基础上,综述了线锯切片技术在碳化硅晶圆加工中的应用和技术进展,并分析了线锯切片技术对碳化硅晶体表面质量和损伤层的影响。最后,本文指出了线锯切片技术在碳化硅晶圆加工领域面临的挑战与未来的发展方向。

印刷薄膜晶体管材料与器件技术研究进展

摘要:聚焦溶液印刷工艺制备薄膜晶体管(TFT)技术,综述了近年来印刷TFT 材料与器件研究成果。TFT 是平板显示器件的核心共有技术,决定了平板显示器的显示效果与显示质量。从TFT 器件中的材料及工艺出发,分别介绍可印刷的导电材料、半导体材料和绝缘层材料,以及印刷制备TFT 技术的发展现状。要实现印刷TFT 技术的商业应用,还面临着诸如可印刷的高性能墨水材料开发、高均匀性薄膜印刷沉积工艺、较低的接触电阻、印刷TFT 集成制备技术,以及如何实现印刷TFT 在偏压、光辐照、温度等条件下的长期稳定性等问题。提出了随着新材料的进一步开发和印刷技术的发展,印刷技术将为实现低成本制造TFT 提供一条有前景的途径。

电子封装陶瓷基板表面镀金修饰与腐蚀机理

摘要:高可靠电子封装基板多通过镀Au进行表面修饰,形成保护层,从而避免表面导体的氧化和腐蚀。介绍了化学镀镍/浸金(ENIG)和化学镀镍/钯/浸金(ENEPIG)这两个主流镀金工艺,探讨了相应镀Au基板变色、氧化、腐蚀等问题的特征、过程和机理。Ni/Au 镀层腐蚀主要与Ni–Au扩散、Ni–P腐蚀、杂质腐蚀等因素有关;Ni/Pd/Au镀层的腐蚀主要由Au层缺陷、镀层剥离、有机污染等原因导致。归纳了镀Au基板的两类腐蚀模型:一类是干热条件下即可完成的氧化腐蚀,另一类是电解质溶液环境中发生的原电池腐蚀。

全球关键电子材料应用进展与我国未来发展方向

摘要:电子材料是用于制造电子器件、集成电路、光电子设备、其他电子系统的关键功能材料,在半导体、显示技术、通信、能源存储与转换等领域具有广泛应用,也成为人工智能、物联网、先进传感、量子计算等前沿科技领域发展的关键支撑;关键电子材料技术的创新发展直接影响电子产业链的技术进步和市场竞争力,在国际科技竞争趋于激烈的背景下已经成为支撑国家战略性新兴产业发展的核心要素。本文全面梳理了全球关键电子材料应用进展情况,涉及集成电路、显示技术、光伏新能源、高端电容/电阻、通信技术等产业,涵盖半导体硅材料、电子特气、光刻胶、湿电子化学品、化学机械抛光材料、第三代半导体材料,液晶显示用材料、有机发光二极管材料、激光显示材料、微发光二极管材料、次毫米发光二极管材料,晶硅太阳能电池材料、钙钛矿太阳能电池材料、有机太阳能电池材料,介电陶瓷材料、聚合物薄膜材料、铝箔材料、导电聚合物材料、电极浆料,光导纤维材料、压电晶体材料等细分类型。研究认为,智能移动设备、智能穿戴、物联网等新兴技术快速发展,对电子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求;我国高端电子材料与国际领先水平相比仍有差距,表现为高端材料技术自主性不足、国际影响力与标准制定权较弱等;未来需围绕电子信息行业高端化、绿色化、自主化、智能化的发展方向,攻关集成电路、新型显示、高端电容/电阻、未来通信行业的高端电子材料并逐步实现国产化替代,推动我国关键电子材料技术与产业高质量发展。

全球专用集成电路发展现状及趋势

摘要:2023年专用集成电路(ASIC)的市场规模和比重均达历史新高,持续增长的动力强劲。本文面向专用集成电路需求,从销售额、比重、细分应用领域发展分化等方面分析了ASIC的市场规模与分布,从终端需求、能源约束、供应链和价格等方面总结了ASIC兴起的主要驱动力。同时,提出ASIC发展的几个趋势:新一轮半导体上行周期将推动ASIC比重首次过半,领域专用架构、开源处理器指令集架构、芯粒成为半导体产业成长的主要技术驱动力,半导体产品“通久必专”推动产业模式“分久必合”。