面向硅通孔三维互连技术的多晶硅亚纳米级可控去除机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875486
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

As a current generation of three-dimensional (3D) interconnect technique, through silicon via (TSV) provides a novel method for the semiconductor chip technology exceeding the physical limitation of 5 nm in line width. Due to its good thermal match and high thermal stability, polysilicon has been as the ideal filling material in TSV process. In this application, the functionalization of TSV structure must be based on the controllable removal of surpluses covering polysilicon material. The high integration and miniaturization in TSV process put forward higher requirements on the polished surface precision and the consistency of gate height. However, the controllable polishing removal of surficial material is facing great challenges since poly-silicon is a heterogeneous material assembled with grain and doped with other elements. Therefore, this project will deeply explore the impact mechanism of crystal structure and doped elements on the tribochemcial removal of silicon atoms by single point removal test combining with molecular dynamics simulation, following the technical route from the single crystal, the amorphous to the polycrystalline structures. On the basis, the process parameters of chemical mechanical polishing (CMP) will be designed accordingly, and the effect of variously typical influence factors on CMP of doped polysilicon will be systematically studied. Then, an energy compound driving model for the tribochemical removal will be established based on thermodynamics and kinetics analysis. As a result, the optimization process on consistent and controllable polishing of the doped polysilicon surface will be proposed to realize the fabrication of sub-nanometer scale precision surface with a steady polishing rate.
新一代硅通孔(TSV)三维互连技术为半导体芯片工艺突破5纳米线宽物理极限的限制提供了全新的途径。多晶硅因良好的热匹配性和热稳定性成为硅通孔工艺理想的填充材料,其过盈覆盖层的可控抛光去除是TSV功能化的前提。TSV的高度集成化和微型化对抛光表面精度和栅极高度一致性提出了极为苛刻的要求,而多晶硅属于晶粒集合异质材料,且含有掺杂元素,因此表面材料的可控去除面临巨大挑战。为此,本项目拟采用单点材料去除研究与分子动力学模拟相结合,循着从单晶、非晶到多晶的技术路线,深入揭示晶体结构和元素掺杂对硅原子摩擦化学剥离的影响机制;在此基础上,针对性设计抛光工艺参数,系统研究各典型因素对掺杂多晶硅化学机械抛光的影响规律,并通过热力学和动力学分析,构建摩擦化学去除能量复合驱动模型,最终为实现稳定抛光速率下亚纳米级表面精度加工,提出掺杂多晶硅异质材料的一致、可控抛光工艺优化措施。

结项摘要

新一代硅通孔(TSV)三维互连技术为半导体芯片工艺突破5纳米线宽物理极限的限制提供了全新的途径。多晶硅因其良好的热匹配性和热稳定性成为硅通孔工艺理想的填充材料,其过盈覆盖层的可控抛光去除是TSV功能化的前提。TSV的高度集成化和微型化对抛光表面精度和栅极高度一致性提出了极为苛刻的要求。而多晶硅属于晶粒集合异质材料,多晶晶粒及非晶成分严重影响多晶硅材料的去除,因此实现表面材料的可控去除面临巨大挑战。为此本项目通过系统研究宏微观下多晶硅材料去除行为与机制,构建原子级材料可控去除模型,提出多晶硅抛光工艺优化措施,实现了多晶硅亚纳米精度表面加工。主要研究进展如下:.(1)探明了晶体结构和工况条件对硅表面原子摩擦化学剥离的影响规律。相关研究成果获得中国摩擦学优秀论文奖(全国每年评选一篇)。.(2)揭示了多晶硅等表面原子级材料的可控去除机理。相关研究成果已发表在ACS nano和Nano Lett等国际期刊,并入选7篇期刊封面或副封面论文。 .(3)调控化学机械抛光参数实现了非晶、多晶硅的亚纳米级表面精度制造。其中一些工艺应用于国内抛光龙头企业的抛光工艺优化,助力国产首台高端抛光装备的成功研发。.(4)构建摩擦化学复合能量驱动去除模型并提出多晶硅表面的CMP优化措施。相关内容作为主要支撑成果之一获得了教育部自然科学一等奖(已完成公示)。.相关研究符合国家高新科技发展的重大战略需求,其成果不仅可以丰富纳米摩擦学的基础理论,而且也有助于推动我国CMP技术和IC制造的发展进程。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(6)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Key Role of Transfer Layer in Load Dependence of Friction on Hydrogenated Diamond-Like Carbon Films in Humid Air and Vacuum
转移层在潮湿空气和真空中氢化类金刚石碳膜摩擦载荷依赖性中的关键作用
  • DOI:
    10.3390/ma12091550
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    MATERIALS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Liu, Yunhai;Chen, Lei;Qian, Linmao
  • 通讯作者:
    Qian, Linmao
Study on the polishing mechanism of pH-dependent tribochemical removal in CMP of CaF2 crystal
CaF2晶体CMP中pH依赖性摩擦化学去除的抛光机理研究
  • DOI:
    10.1016/j.triboint.2020.106370
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Tribology International
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Jie Guo;Jian Gong;Pengfei Shi;Chen Xiao;Liang Jiang;Lei Chen;Linmao Qian
  • 通讯作者:
    Linmao Qian
How to improve superlubricity performance of diketone at steel interface: Effects of oxygen gas
如何提高二酮在钢界面的超润滑性能:氧气的影响
  • DOI:
    10.1007/s40544-022-0631-8
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    Friction
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Yuanyuan Jiang;Lei Chen;Chen Xiao;Shumin Zhang;Chenhui Zhang;Ningning Zhou;Tao Qin;Linmao Qian;Jiyang Zhang
  • 通讯作者:
    Jiyang Zhang
Role of Interfacial Bonding in Tribochemical Wear.
界面结合在摩擦化学磨损中的作用
  • DOI:
    10.3389/fchem.2022.852371
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    FRONTIERS IN CHEMISTRY
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Luo, Chunsheng;Jiang, Yilong;Liu, Yangqin;Wang, Yang;Sun, Junhui;Qian, Linmao;Chen, Lei
  • 通讯作者:
    Chen, Lei
2D nano-materials beyond graphene: from synthesis to tribological studies
石墨烯以外的二维纳米材料:从合成到摩擦学研究
  • DOI:
    10.1007/s13204-020-01466-z
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Applied Nanoscience
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Andreas Rosenkranz;Yangqin Liu;Lin Yang;Lei Chen
  • 通讯作者:
    Lei Chen

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其他文献

Surface/interface engineering N-doped carbon/NiS2 nanosheets for efficient electrocatalytic H2O splitting
用于高效电催化 H2O 分解的表面/界面工程 N 掺杂碳/NiS2 纳米片
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    张德亮;牟红宇;陈磊;高星;王德宝;宋彩霞
  • 通讯作者:
    宋彩霞
CRISPR/Cas9系统及其在单子叶植物中的应用
  • DOI:
    10.15889/j.issn.1002-1302.2017.18.005
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    江苏农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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人工小RNA调控元件在合成生物学中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张卫文
根域加温对塑料大棚内葡萄芽萌发及生理特性的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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基于图挖掘扩展学习的增强需求跟踪恢复方法
  • DOI:
    10.7544/issn1000-1239.2021.20200733
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    计算机研究与发展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈磊;王丹丹;王青;石琳
  • 通讯作者:
    石琳

其他文献

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EUV氟化钙物镜材料的各向异性去除机理研究
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  • 批准年份:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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