半导体芯片化学机械抛光过程中材料去除机理研究进展

就国内外关于集成电路芯片化学机械抛光(CMP)材料去除机理研究的现状和进展进行了评述，总结了集成电路芯片常用介电材料二氧化硅以及导电互连材料钨、铝及铜的化学机械抛光研究现状和进展，进而分析了化学机械抛光过程中化学作用同机械作用的协同效应，指出关于芯片化学机械抛光的材料去除机理尚存在争议，因此有必要在CMP研究领域引入原子力显微镜和电化学显微镜等先进分析测试设备和相关技术，以便在深入揭示CMP过程中材料去除机理的基础上，为更好地控制CMP过程和提高CMP效率提供科学依据．     

钢摩擦磨损的概率统计模型

本文根据对钢磨陨表面系统的扫描电子显微镜与俄歇电子能谱仪分析提出了摩擦磨损的概率统计模型,其要点在于将真实接触面积内的接触形式区分为3种,即氧化膜-氧化膜、金属-金属和金属-氧化膜,并且指出每一种接触形式的比率都是随机的,因而都服从概率分布。本文应用概率统计方法推导出了摩擦系数与磨损率的数学表达式。在推导过程中使用了一个“新鲜暴露金属发面”的新概念。理论计算结果与实测值相吻合。     

45钢QPQ处理后的性能

论述了QPQ盐浴复合处理技术的发展和基本原理。工件经过QPQ技术处理,表面形成一层致密的氧化膜。试验模拟工件在高速低载荷的工作环境下,对QPQ渗层的表面摩擦磨损特性进行分析,通过改变速度、载荷等外部因素,测试摩擦系数的变化。试验结果表明,与未经过QPQ处理的工件相比,其摩擦系数、磨损率均极低,性能极大地满足了材料在低载高速的工作环境下的使用要求,并有一定的稳定性。     

石墨烯/碳纳米管增强氧化铝陶瓷涂层的制备及摩擦学性能的研究

对碳纳米管进行混杂功能化处理,并与石墨烯,氧化铝按一定配比制成骨料,与胶黏剂混合充分,采用手工涂覆,低温固化的方法在304不锈钢表面制备复合陶瓷涂层.对混杂碳纳米管分子组成进行了表征;对涂层的微观结构,石墨烯和碳纳米管的分散性,涂层的显微硬度、断裂韧性、涂层与基体的结合强度及摩擦学性能进行了分析.结果表明:混杂处理的碳纳米管表面既接枝了活性基团同时也包覆了表面活性剂,复合涂层结构致密,石墨烯和混杂处理的碳纳米管均匀分散在涂层中,且复合涂层的硬度、断裂韧性、结合强度和耐磨减摩性能明显提高.     

摩擦磨损试验机计算机辅助测试系统的设计与实现

利用VB与Matlab混合编程，开发了一套基于PC机的摩擦磨损试验机计算机辅助测试系统．利用Matlab软件强大的数值计算及图形处理函数，实现了试验数据的滤波与动态显示、试验曲线的输出和图形移植，缩短了开发周期．介绍了测试系统的3大功能模块(数据采集模块、数据处理模块、采集数据的滤波及图形输出模块)的基本功能及实现手段，对测试系统软件设计过程中的难点问题，如采样时间控制、动态实时波形图的显示和数据的滤波等问题的编程思路作了详细的论述，并提供了部分源代码．     

二氧化钛涂层/钢的摩擦磨损性能

在室温下对二氧化钛涂层/GCr15钢、20Cr钢/GCr15钢进行了油润滑情况下的球盘式摩擦磨损试验.研究了速度、载荷等外部因素对摩擦系数、磨损率等的影响.结果表明,涂层的显微硬度(HV)基本维持在685,气孔率很低,具有较高的致密性和较好的加工性能,可以更好地满足耐磨工艺的需要;TiO2涂层/GCr15钢摩擦副在试验条件下抗磨损性能优于20Cr钢/GCr15钢.     

润滑条件下钢/钢滑动摩擦副P-V图的研究

在球盘式摩擦磨损试验机上，采用阶梯加载方式，测定了润滑条件下钢／钢滑动摩 擦副的临界载荷－速度（Ｐ－Ｖ）图，分析了Ｐ－Ｖ图各区域的摩擦磨损特性。试验发现， 边界润滑不仅出现在低速下，在高速下也同样存在。根据俄歇能谱及铁谱分析结果，可 以证明氧化膜对润滑状态转化起着决定性的作用。     

几个二重积分的求积公式

给出３个二重积分的求积公式，这３个公式在实际问题计算中有较好的实用价值。依据此公式可推出数值积分中的Ｓｉｍｐｓｏｎ。     

一种新型的机械化学抛光模型

分析了机械化学抛光(CMP)过程中氧化剂与磨粒的化学机械协同作用机理,将CMP过程分为化学作用主导阶段和机械作用主导阶段.应用微观接触力学和颗粒粒度分布理论,对这两个阶段分别建立了表征芯片表面材料去除率的数学模型,根据这两个阶段的平衡点推出了表征芯片表面氧化膜生成速度的数学表达式.模型综合考虑了机械和化学作用因素、磨粒的浓度、磨粒的粒度分布特性及磨粒/芯片/抛光盘的材料特性参数对CMP过程的影响,并通过图表分析了磨粒体积浓度、磨粒平均粒径粒度、磨粒粒度分布宽度以及氧化剂浓度对CMP过程芯片表面材料去除率的影响规律.     

SiC晶片不同晶面的CMP抛光效果对比研究

化学机械抛光(CMP)已被认为是目前实现SiC晶片全局平坦化和超光滑无损伤纳米级表面的最有效加工方法之一,然而SiC晶片的化学氧化反应受其表面极性的强烈影响,从而导致其不同晶面表面原子在CMP过程中的可氧化性以及氧化产物去除的难易程度存在差异.采用K2 S2 O8作为氧化剂、Al2 O3纳米颗粒作为磨粒,对比研究了6H-SiC晶片Si面和C面的CMP抛光效果,并分析不同晶面对其CMP抛光效果的影响机理.结果表明,6H-SiC晶片Si面和C面的CMP抛光效果存在显著差异.6H-SiC晶片Si面的材料去除率在pH=6时达到最大值349 nm/h;相比之下,C面的材料去除率在pH=2时达到最大值1184 nm/h,抛光后的Si面和C面均比较光滑.氧化剂进攻C面上C原子的位阻明显小于其进攻Si面上的C原子的位阻,从而导致C面比Si面具有更高的反应活性和氧化速度.此外,C面上的氧化物比Si面上的氧化物更容易被去除,因此C面比Si面易于获得更高的材料去除率.