硅通孔通过穿透硅晶圆实现芯片间垂直互连，是目前唯一的垂直电互联技术。作为前通孔工艺不可替代的填充材料，多晶硅表面的原子级平坦化能力直接决定硅通孔的功能和性能。针对晶体结构对多晶硅材料一致可控去除影响机制这一关键科学问题，本项目结合单磨粒去除实验、分子动力学模拟、宏观抛光循序渐进地开展了单晶/非晶/多晶硅表面的原子级材料去除规律及机理研究，在探明晶体结构、环境工况、非晶掺杂等对硅原子无损剥离影响机制的基础上，构建摩擦化学复合能量驱动去除模型，指导宏观抛光工艺优化，实现了硅通孔材料多晶硅亚纳米精度无损表面的可控制造。研究成果符合国家高新科技发展的重大战略需求，不仅可以丰富纳米摩擦学和超精密加工的基础理论，而且有助于推动我国IC制造技术的跨代升级。

　　（1）阐明了晶体结构、非晶掺杂、加载方式、环境温度等对硅材料摩擦化学去除的影响规律，探明原子排布、非晶组分、接触状态、表面物化特性作为影响硅原子无损剥离的关键条件。研究成果获中国摩擦学优秀论文奖（全国每年评选一篇）。

　　（2）揭示了硅原子剥离源于水解反应下界面键合与基体化合键断裂的作用原理，阐明了原子面密度和层间距主导界面键合与断裂作用下的各向异性去除机制。研究成果发表在ACS nano、Nano Letters 等期刊，为多晶硅超精密表面抛光工艺优化提供理论支撑。

　　（3）建立调控抛光液属性的两步抛光方法，同时实现多晶硅表面材料高效去除和亚纳米级表面精度抛光；结合微观去除模型与宏观抛光工艺提出敏感参数流片法，优化测试点，降低成本，用于国内抛光龙头企业，助力国产首台高端抛光装备成功研发。

　　（4）构建了摩擦化学主导作用下硅材料表面复合能量驱动去除模型，从抛光液颗粒、溶液性质、抛光工况等方面提出了实现多晶硅亚纳米级表面制造的化学机械抛光优化措施。相关内容作为主要支撑成果获得2022年教育部自然科学一等奖。

　　（2）获得奖励方面：获教育部自然科学一等奖1项（排名第3），中国摩擦学年度最佳优秀论文奖1项（全国每年一篇），第八届中国科协优秀论文奖1篇，Friction期刊年度优秀综述论文1篇，根据项目研究成果提出“能否实现材料表面原子尺度可控去除”入选中国科协 2022年10个前沿重大科学问题，推动“原子级制造”前沿研究领域的布局与规划。

　　（3）获批项目方面：支撑项目主持人获得国家自然科学基金优秀青年基金项目、国家重点研发青年科学家项目、国家自然科学基金原创探索项目、四川省自然科学基金创新研究群体项目、四川省“天府青城计划”天府科技菁英项目资助。

　　（4）学术交流方面：申请人参加10余次学术会议，在国际学术会议上作邀请报告3次；在国内会议学术会议作邀请报告5次；大会或分会场主持3次。

　　（5）学术兼职方面：入选四川省机电装备制造业决策咨询委员会青年研究员，新增4个SCI期刊和2个EI期刊的编委或青年编委。

　　（6）人才培养方面：培养博士研究生5人，硕士研究生6人，已毕业博士研究生2人，硕士研究生4人；联合指导学生1人获得上银优博优秀论文奖，指导2人获得西南交通大学优秀硕士学位论文奖。

　　JME学院是由《机械工程学报》编辑部2018年创建，以关注、陪伴青年学者成长为宗旨，努力探索学术传播服务新模式。首任院长是中国机械工程学会监事会监事长、《机械工程学报》中英文两刊主编宋天虎。

　　有一种合作叫做真诚，有一种发展可以无限，有一种伙伴可以互利共赢，愿我们合作起来流连忘返，发展起来前景可观。关于论文推荐、团队介绍、图书出版、学术直播、招聘信息、会议推广等，请与我们联系。

　　感谢关注我们！我们《机械工程学报》编辑部将努力为您打造一个有态度、有深度、有温度的学术媒体！