——记大连理工大学教授高尚
在大尺寸半导体基片上实现高效、低损伤加工，是半导体制造领域长期面临的技术难题。基片既要加工得平整、光滑，又要尽可能减少表面及亚表面损伤，这对加工工艺和关键材料性能都提出了极高要求。
集成电路产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业，关键制造技术与关键材料的自主可控，直接关系产业链供应链的安全稳定。面向国家重大需求，大连理工大学教授高尚长期深耕单晶硅、碳化硅、氧化镓等半导体材料超精密加工领域，带领团队研究磨削损伤机理，研制软磨料砂轮和化学机械抛光液，推动科研成果走向生产一线。
探究机理：让磨削损伤可预测可调控
超精密磨削是大尺寸半导体基片平整化加工和晶圆背面减薄的关键工艺。随着基片尺寸增大、晶圆厚度减小，加工过程对损伤控制和精度保持的要求不断提高。如何在保证加工效率的同时控制加工质量，成为高尚和团队持续攻关的课题。
要控制损伤，先要弄清损伤如何产生。团队从磨粒与工件材料的相互作用入手，针对单晶硅、碳化硅、氧化镓等材料，研究超精密磨削表面及亚表面损伤的形成机理与演化规律，确定延性域磨削的临界磨粒切削深度，为抑制脆性破坏、降低加工损伤提供了理论依据。
在此基础上，团队综合考虑工件特性、砂轮特性与磨削参数等因素，建立磨粒切削深度和磨削损伤深度预测模型，提出兼顾加工效率与损伤控制的砂轮及磨削参数优选方法，并发明恒速进给与力控进给相结合的高效低损伤磨削工艺。
损伤机理逐步明晰，砂轮选型和工艺参数设定也有了更明确的依据。团队将机理研究、模型预测与工艺优化结合起来，逐步把对微观损伤的认识，转化为实际加工中可操作的调控方法。
采用上述工艺加工单晶硅、碳化硅等半导体基片，磨削表面粗糙度Ra＜2nm，亚表面损伤深度＜100nm，为大尺寸半导体基片高效低损伤加工提供了技术支撑。
以柔克刚：探索机械化学磨削新路径
在通过工艺优化降低磨削损伤的同时，高尚和团队把研究对象进一步延伸到磨料本身。
传统半导体基片磨削主要依靠金刚石等高硬度磨料的机械作用去除材料。团队改用硬度低于工件材料、又能与之发生化学反应的软磨料，将机械作用与化学作用相结合，发明了软磨料砂轮机械化学超低损伤磨削方法。
高尚教授（左）在给学生讲解课题
这一方法的关键在于磨削界面的协同作用。团队揭示了摩擦化学反应成膜与机械作用去膜的材料去除机理：借助摩擦化学反应，在工件表面生成一层易于去除的反应膜，再由磨粒将其去除；反应膜不断生成又被不断去除，材料随之被逐层移除，机械切削引起的损伤显著降低。
把这一原理应用于实际加工，还需解决砂轮材料与结构设计中的一系列问题。磨料类型、结合剂配方、添加剂用量以及砂轮组织结构都会影响加工性能，需要结合不同材料的物理化学特性逐一设计与验证。
围绕这些问题，高尚和团队持续开展配方筛选、结构设计与加工试验，研制出面向单晶硅、蓝宝石等基片的系列机械化学磨削软磨料砂轮。
十余年的持续研究，推动机械化学磨削从机理探索走向砂轮研制，为半导体基片超低损伤加工开辟了新的技术路径。
自主研制：推动关键抛光材料走向生产一线
化学机械抛光是进一步改善基片表面质量、去除加工损伤、获得原子级超光滑表面的重要工艺。作为其中的关键耗材，抛光液直接影响抛光质量、加工效率和稳定性。
面向单晶硅、碳化硅、蓝宝石等基片的加工需求，高尚带领团队开展化学机械抛光机理、抛光液设计与工艺调控研究，推动关键抛光材料自主研制。
抛光液性能能否提升，取决于各组分的合理配合，以及化学反应与机械去除的协同。团队系统研究磨料、氧化剂、分散剂等组分的作用机制，揭示机械化学协同作用对表面质量和材料去除率的影响规律，建立起抛光液组分设计与工艺参数匹配方法。
在此基础上，团队开发出面向单晶硅、碳化硅、蓝宝石等硬脆晶体基片的系列化学机械抛光液，相关产品已在天科合达、华灿光电等半导体基片制造企业投入应用。
从实验室配方到生产线应用，抛光液既要满足加工指标，也要适应实际工况。团队把机理研究、材料开发与工艺验证贯通起来，推动科研成果服务企业生产，为关键抛光材料自主保障提供支撑。
立德树人：把国家需求融入专业教育
作为高校教师，高尚把立德树人贯穿教学与科研全过程，注重将国家需求、工程问题与专业学习相结合，推动价值塑造、知识传授与能力培养相统一。
在《机械制造技术基础》《精密加工》等课程中，他结合华为、中芯国际等企业应对技术封锁、推进自主创新的案例，讲解集成电路的战略地位和关键制造技术，引导学生理解专业知识背后的工程问题，认识自主创新的现实意义。
高尚教授在第18届中国金刚石相关材料及应用学术研讨会上作报告（2026.10桂林）
在研究生培养中，他引导学生从实际需求中发现问题，在理论分析、试验验证与工艺优化中提升创新能力。他指导的研究生先后获得上银优秀机械博士论文奖、“互联网+”大学生创新创业大赛全国赛银奖、国家奖学金、辽宁省优秀毕业生等荣誉。
人才培养同样需要生产一线的参与。高尚积极推动校企协同育人，促进校内教师与企业专家合作，把课堂教学与工程实践结合起来。
他先后邀请山东有研艾斯半导体材料有限公司、英特尔半导体有限公司、浙江奥首材料科技有限公司等企业的20余位行业专家来校授课，把生产一线的技术需求和工程经验带进课堂，帮助学生加深对专业知识及其应用的理解，提升解决实际问题的能力。
久久为功：以持续攻关服务产业发展
关键技术的突破 离不开长期积累
多年来，高尚主持国家自然科学基金重大项目课题、国家重点研发计划课题及企业委托项目等30余项，发表SCI论文100余篇，其中以第一作者或通讯作者发表80余篇，ESI高被引论文10余篇；获授权发明专利50余项，8项科技成果通过鉴定。相关成果先后获教育部技术发明一等奖、中国机械工业技术发明一等奖、中国科技产业化促进会科技创新一等奖、中国机械工业科技进步二等奖、河南省科技进步二等奖等。
在科研与教学之外，他还积极参与学术交流与行业服务，担任中国机械工程学会半导体装备分会委员、生产工程分会精密工程与微纳技术专委会委员，中国机床工具工业协会超硬材料分会委员，中国材料学会超硬材料及制品专业委员会委员，并担任《J. Adv. Manuf. Sci. Technol.》副主编、《Precision》《金刚石与磨料磨具工程》编委等。
围绕半导体基片超精密加工，高尚和团队把基础研究、耗材研制与工艺应用贯通起来，让科研成果在生产一线接受检验，持续回应产业发展的技术需求。
“我没做什么惊天动地的事。”高尚说，“就是把一张‘卡脖子’的清单摊在桌上，看清楚哪一项是自己能啃的，然后啃下去。”（苏红）
免责声明：本文为企业宣传商业资讯，仅供用户参考，如用户将之作为消费行为参考，凤凰网敬告用户需审慎决定。
