来源：郭东明, 康仁科[J]. 机械工程学报, 2023, 59 (19): 299-329.单晶硅、碳化硅、氧化镓、氮化镓等半导体基片广泛应用于集成电路、功率器件和微传感器等半导体器件的制造。超精密磨削是半导体基片平整化加工和背面减薄加工的核心工艺技术，对半导体器件的加工效率及加工质量具有重要的影响。为了满足半导体器件的使用性能，半导体材料的种类逐渐增多，半导体基片的加工要求不断提高，对半导体基片超精密磨削技术不断提出新的挑战。为了实现半导体基片的高效率高质量磨削加工，需要对半导体基片超精密磨削理论、工艺、工具和装备全面深入的理解。围绕半导体基片超精密磨削加工的表面材料去除机理、表面质量及控制方法、高效低损伤磨削工艺和超精密磨削装备的国内外研究现状进行了系统的论述与总结，分析了目前半导体基片超精密磨削技术面临的难题及未来的发展趋势，为后续半导体基片超精密磨削技术的研究提供指导。1、单晶硅、碳化硅等半导体基片是制造集成电路芯片、高功率半导体器件的基础。超精密磨削是半导体基片平整化加工和背面减薄加工的关键技术。阐述了半导体基片磨削表面材料去除机理、表面质量及控制方法、高效低损伤磨削工艺及超精密磨削装备的国内外研究现状，分析了半导体基片超精密磨削技术目前面临的难题及未来发展趋势；
2、延性域磨削工艺和高性能金刚石砂轮是实现半导体基片高效低损伤磨削的关键。阐述了金刚石砂轮超精密磨削半导体基片的表面材料去除机理、脆-延转变临界条件和工艺实现方法及目前面临的问题，提出建立考虑实际磨削条件和工件材料特性的延-脆转变临界磨粒切深预测模型、开发针对不同半导体基片高效低损伤磨削的高性能金刚石砂轮是目前亟需解决的难题；
3、高性能超精密磨削装备是实现半导体基片高质高效加工的基础，目前日本开发的半导体基片超精密磨削装备处于国际领先地位，国内已开发出半导体基片超精密磨削装备，但国内半导体基片超精密磨削装备的加工精度、稳定性、磨削性能与国外机床存在明显差距。此外，随着对碳化硅、氧化镓等新一代半导体基片对超精密磨削加工精度和效率要求的不断提高，超精密磨削装备将进一步沿功能齐全化、全自动化方向发展。
图1 半导体基片超精密磨削机理、工艺及装备概述
郭东明，中国工程院院士，大连理工大学教授，中国工程院主席团成员，教育部科技委副主任委员，中国机械工程学会监事长，教育部高等工程训练教学委员会主任委员。长期从事高性能制造、微纳制造工艺及装备方面研究，创造性地提出了高性能制造思想，建立了以性能精准保证为目标的高性能制造理论体系，系统研究了高性能精密制造的基础理论和关键技术，研发出系列专用装备，攻克了一批高端装备研制和批产中的高性能精密制造难题，成果广泛应用于航空、航天等企业和军工单位，经济和社会效益显著。获国家技术发明一等奖1项、二等奖1项，国家科技进步一等奖（创新团队）1项、二等奖1项，省部级一等奖5项，“十一五”国家科技计划执行突出贡献奖，是国家杰出青年基金获得者，先后被评为辽宁省和大连市特等劳动模范，全国先进工作者，全国先进科技工作者。康仁科，大连理工大学教授、博士生导师，全国创新争先奖获得者，享受国务院政府特殊津贴专家，辽宁省“兴辽英才计划”杰出人才，辽宁省杰出科技工作者，大连市领军人才。国家重点研发计划项目首席，JKW基础加强重点项目首席。长期从事半导体制造技术、难加工材料精密加工技术的研究，负责国家重点研发计划项目、JKW基础加强计划重点项目、国家自然基金重大项目课题和重点项目等国家重大项目和课题10余项。面向国家重大需求，开发出国内首台大尺寸硅片超精密磨削技术与装备、硬脆难加工材料构件超声辅助加工技术与系列装备以及面向航空航天装配的螺旋铣孔技术与装备。获国家技术发明一等奖1项、二等奖1项，省部级科技一等奖8项。出版专著3部，发表学术论文300多篇，授权国际发明专利7项，中国发明专利200多项，获中国专利奖银奖和辽宁省专利奖一等奖。
