集成电路化学机械抛光终点检测技术研究进展

摘要:化学机械抛光(CMP)是集成电路制造中实现晶圆表面平坦化的关键工艺。CMP 终点检测技术通过实时测量晶圆表面薄膜的厚度以实现抛光压力的动态分区调节,从而精确控制晶圆表面形貌及材料去除率,对于确保抛光质量和均匀性至关重要。系统综述了CMP 终点检测技术的研究现状,重点分析了离线检测方法(时间法)与在线检测方法(摩擦力法、光学法、电涡流法)的基本原理、技术特点及前沿进展。根据检测精度、多材料适用性和成本等指标对不同终点检测技术进行了综合评价,揭示了其在CMP 工艺中的适用性及局限性。最后,为了满足先进制程对检测精度和可靠性的苛刻需求,探讨了终点检测技术在多物理信号融合、智能监测算法、设备集成化和低成本设计等方面的发展方向。

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。

金刚石半导体衬底研磨抛光技术研究现状及展望

摘要:随着半导体电子器件的集成化与小型化发展,金刚石优异的热导性、电导性成为制备半导体衬底的理想材料。为了满足半导体行业对电子器件高精度和高可靠性能的要求,需对金刚石表面进行抛光处理。然而,金刚石高硬度、高耐磨性、高化学惰性的特点,使金刚石的加工面临诸多困难,现有的金刚石抛光技术都有一定的自身优势和不足,急需一种在保证效率的情况下,同时获得光滑、平整、低损伤的金刚石表面抛光技术。因此,本文对金刚石抛光技术的国内外相关文献进行了梳理,总结了机械抛光、热化学抛光、化学机械抛光、等离子体刻蚀抛光、激光抛光等技术的原理与优缺点,对未来金刚石抛光技术来说,应朝着多种技术相互搭配以及智能化、精密化、环保化的方向发展,进而拓展金刚石材料的应用范围。

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”。

溅射覆铜陶瓷基板表面研磨技术研究

摘要:溅射覆铜(Direct Plate Copper, DPC 陶瓷基板具有导热/ 耐热性好、图形精度高、可垂直互连等技术优势,广泛应用于功率半导体器件封装。在DPC陶瓷基板制备过程中,电镀铜层厚度及其均匀性、表面粗糙度等对基板性能及器件封装质量影响极大。对比分析了几种研磨技术对DPC陶瓷基板性能的影响,实验结果表明,砂带研磨效率高,但铜层表面粗糙度高,只适用于DPC陶瓷基板表面粗磨加工;数控研磨与陶瓷刷磨加工的铜层厚度均匀性好,表面粗糙度低,满足光电器件倒装共晶封装需求(粗糙度小于0.3μm,厚度极差小于30μm);对于质量要求更高(如表面粗糙度小于0.1μm, 铜厚极差小于10μm)的DPC陶瓷基板, 则必须采用粗磨+ 化学机械抛光(Chemical-Mechanical Polishing, CMP)的组合研磨工艺。

面向原子级平坦化的化学机械抛光技术:后摩尔时代的挑战与进展

摘要:随着集成电路技术步入后摩尔时代,互连层数不断增加,线宽逐渐逼近物理极限,化学机械抛光(CMP)作为实现全局平坦化的关键工艺,正朝着原子级精度、近零损伤和跨尺度协同控制的方向迅速发展。然而,这一进程面临着互连材料多样化、表界面缺陷控制难度增大及工艺指标差异化等多重严峻挑战。为应对这些挑战,本文从机理层面深入剖析了CMP 过程中化学腐蚀与机械磨削的协同作用机制,以及后清洗环节中静电排斥、络合刻蚀与lift-off 等多级物理化学机制的耦合效应。基于此,本文系统阐述了工艺参数对材料去除行为的影响规律,并进一步分析了抛光液、抛光垫等关键耗材的多组分设计策略,为实现异质材料的选择性去除与表界面缺陷抑制提供了理论依据。最终,本文总结了12 英寸CMP 装备在多区压力调控、智能监测与高效后清洗等关键模块的集成创新,并探讨了外场辅助技术在提升抛光效率与表面质量方面的应用潜力。通过上述从机理、工艺、耗材到装备的系统性梳理,旨在为突破原子级CMP 的技术瓶颈、支撑后摩尔时代集成电路制造提供清晰的理论框架与技术路径。

电力电子中高频软磁材料的研究进展

摘要:随着电力电子行业的飞速发展,新型电磁材料的投入使用,对电子元器件的高频磁性能提出了新的要求。磁芯作为电子元器件的核心部件,其发展程度直接决定电子元器件的性能,这就要求具有优异高频软磁性能的材料发展。本文综述了四种软磁材料的发展历程,对每种软磁材料的优缺点进行了归纳总结,同时指出了未来的发展方向,并重点对近年来研究热门的软磁复合材料进行了梳理。粒径大小可控、包覆层对核层的包覆均匀程度以及从实验室走向产业化的大批量制备方法是未来高频软磁复合材料的发展趋势。

碳化硅辅助增效化学机械抛光材料去除机理研究进展

摘要:碳化硅具有优异的物理和化学特性,是典型的第三代半导体材料。但碳化硅具有高硬度和化学惰性,导致其精密抛光加工面临材料难去除、表面易损伤和加工成本高等问题,无法满足高效低损伤平坦化加工的迫切需求。目前,化学机械抛光是实现碳化硅衬底全局平坦化的关键技术,但碳化硅化学机械抛光及其辅助增效的研究主要注重实验和技术方法开发,而在其化学反应和机械去除过程中材料去除机理的深层次研究方面存在一定的不足。针对碳化硅典型的晶型结构特点,简述了不同晶型结构的碳化硅材料性能差异,以及材料特性对抛光去除的影响;综述了碳化硅化学机械抛光的原理、材料去除机理及其微观去除机制;分析了几种较为典型的辅助增效化学机械抛光技术,揭示了碳化硅在多能量场耦合作用下的材料去除机理,以及多能量场的耦合效应对其抛光过程中机械作用和化学反应的促进作用。并展望了提高碳化硅抛光材料去除率和表面质量的未来发展方向,以期为碳化硅的高效高质量、低损伤、低成本加工提供新的研究方法和思路。