芯片制造工艺中抛光原理，硅基集成芯片制造工艺原理 电子书

简介抛光是保证表面质量不可缺少的技术手段。本文提出一种基于各向同性蚀刻轮廓包络原理的抛光技术，可实现纳米级超光滑表面，适用于多种常见金属材料，具有普遍适用性和重要的工业应用价值。可加工形状复杂、内腔结构的金属零件，加工效率高，加工后表面无残余应力。

近日，南方科技大学机械与能源工程系助理教授邓辉带领的研究团队在机械领域顶级期刊InternationalJournalofMachineToolsandManufacture上发表最新研究成果。我们提出了一种基于电化学各向同性蚀刻（金属材料的通用研磨加工）制造型材封套的技术原理。

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抛光是一种通用的表面处理技术，其主要目的是降低表面粗糙度，去除损伤层，最终获得光滑、无损伤的高质量表面。无论是日常生活中使用的消费产品，还是高集成度制造技术的半导体芯片，抛光都是保证表面质量不可缺少的技术手段。近年来，在金属材料超精密加工领域，复杂形状、内腔金属零件的抛光一直是行业面临的技术难题。化学机械抛光、激光抛光、磁流变抛光等传统方法都存在“刀具干涉”题。如何在不影响金属零件表面精度的情况下高效获得纳米级光滑表面是亟待解决的技术题。

图1各向同性蚀刻轮廓包络抛光原理图

受单点金刚石超精车削刀尖轨迹包络原理的启发，研究团队提出了基于各向同性蚀刻轮廓包络原理的抛光技术。抛光液的钝化作用在金属表面形成一层。钝化膜；根据电场的作用，击穿放电优先发生在钝化膜的薄弱部分，通过阿累尼乌斯方程优化相关参数，可以获得击穿点密度控制的各向同性蚀刻反应。随着各向同性蚀刻的进行，蚀刻坑继续扩大并合并在一起以完成包络，最终用非常光滑的表面取代原来的粗糙表面。

图2抛光过程建模分析

基于上述抛光原理，研究团队对抛光过程中材料表面形状和粗糙度的变化进行了建模分析，结果如图2所示。抛光开始时，由于腐蚀坑的形成，表面粗糙度逐渐增大，随着抛光的进行，表面腐蚀区域相互融合，取代了原来粗糙的表面，表面粗糙度迅速减小，最后达到初始粗糙度。表面被完全替换，导致表面非常光滑。它变为。在该模型中可以看出，基于所提出的包络抛光原理，理论上可以获得亚纳米级别的超光滑表面。

图3钛蚀刻轮廓包络抛光工艺的轮廓和形状演变

以钛超精密抛光为例，研究团队通过优化电解液、击穿电压等变量，实现了材料表面的各向同性蚀刻。抛光形成的蚀坑呈半形，可控制内表面的密度和纳米级粗糙度。研究结果表明，该方法对TA2可实现151m/min的高效去除，且抛光3min后，表面粗糙度Sa由641nm快速下降至123nm，获得纳米级表面高效率。

图4各种金属材料的抛光效果

同时，研究团队还将该抛光技术应用于镍磷合金、镍钛合金、304不锈钢、6063铝合金、Inconel718合金等其他常见金属材料。如图4所示，抛光后的样品表面均具有镜面效果，并达到了纳米级的表面粗糙度。这些结果表明，研究团队提出的各向同性蚀刻轮廓包络抛光技术可作为通用金属材料的通用抛光方法，具有巨大的工业价值。

邓辉介绍，本研究提出的蚀刻轮廓包络抛光技术避免了传统抛光工艺中不可缺少的硬质工具的使用，因此该技术不存在“工具干涉”题，可以处理复杂形状和内部空腔。金属结构件加工效率高，加工后表面无残余应力。另外，该技术的加工原理表明，该技术适用于大多数金属材料，通用性强。未来，这项技术有望应用于航空航天、汽车零部件等各个领域，还可以解决3D打印金属零部件的后处理题。

邓辉课题组2019级博士生易蓉为论文第一作者，邓辉为通讯作者，南方科技大学为通讯单位。该研究得到深圳市科创委合作项目和深圳市海外高素质人才创新创业项目的资助。

本文来自南方科技大学新闻网。

一、半导体抛光片是啥？

半导体硅片包括抛光片、外延片和SOI硅片，抛光片可直接用于半导体器件的生产，广泛应用于存储芯片、功率器件等，是外延片的衬底材料和SOI硅片。也可用作.他们的申请量占总数的10%。超过70。半导体抛光片的生产工艺包括拉晶、滚压、切割、研磨、蚀刻、抛光、清洗等工序。目前，半导体硅片制造相关设备大部分依赖进口，对日本设备厂商依赖度较高。国内企业正在积极追求，部分环节有望实现国产替代。

二、硅抛光片外延片区别？

:硅抛光片和外延片是两种用途和性能不同的硅片材料加工方法。

硅片抛光片采用高速旋转的机械设备和抛光液对硅片表面进行平滑抛光。

因此，它具有表面粗糙度高、厚度均匀的特点，广泛应用于半导体行业，在晶圆生产和布线运输过程中起保护和支撑作用。

外延晶圆是一种在抛光之前生长硅晶圆表面的方法，使表面在材料的分子水平上保持平坦。

外延片材料可用于半导体器件的高质量制造和深度探索等领域。

因此，两者在特性和应用方面存在很大差异。

在半导体行业中，除了硅抛光片和外延片外，还采用薄膜加工、多晶硅等材料加工技术来适应各种半导体器件的多样化生产需求。

此外，由于科学技术的进步以及人工智能、机器人等高新技术产业的发展，对各种加工技术的需求将更加强烈和广泛。

三、igbt镜面和无镜面区别？

1IGBT镜面和无镜的区别在于外观和功能。2IGBT镜面是指对IGBT芯片表面进行特殊处理而具有镜面效果的外观，无镜面是指不对IGBT芯片表面进行特殊处理的外观。3IGBT镜面处理可以提高芯片的光反射能力并减少光吸收，降低芯片温度，提高工作效率和可靠性。无镜IGBT没有这种特殊处理，可能会导致一定的光吸收和温升。4另外，IGBT镜面外观更加美观，可以提高产品的整体质感和视觉效果。无反光镜IGBT比较简单，适合一些对外观要求不高的应用场景。5综上所述，选择IGBT镜还是无镜取决于具体应用要求和个人喜好。如果追求高效、可靠、美观，就选择IGBT镜；如果对外观要求不高或者追求简约风格，就选择无反。

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