在半導(dǎo)體芯片制造過程中，半導(dǎo)體晶圓經(jīng)過刻蝕、離子注入等工藝，其晶圓表面會變得凹凸不平，并產(chǎn)生多余的表面物等，為降低晶圓表面的粗糙度和起伏不平度，去除晶圓表面多余物，有效地進(jìn)行下一道加工程序，則需使用拋光墊及及拋光液，在專用設(shè)備（CMP設(shè)備）上對晶圓進(jìn)行多次拋光處理，即化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。作為實現(xiàn)晶圓表面平坦化的關(guān)鍵工藝技術(shù)，CMP是當(dāng)今芯片制造中不可或缺的工藝。

隨著芯片制程越來越小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，CMP工藝也變得越發(fā)重要，經(jīng)過CMP處理的晶圓表面平坦度可小于1nm，為保證每個制造步驟達(dá)到對應(yīng)的平坦程度，則必須增加CMP的拋光次數(shù)和拋光液種類，提升CMP的工藝技術(shù)創(chuàng)新水平。

據(jù)悉，14nm的邏輯芯片要求的CMP工藝步驟由180nm的10次增長到20次以上，而7nm及以下則需要超30次及以上的拋光工藝步驟。此外，更先進(jìn)的邏輯芯片工藝可能會要求拋光新的材料，同樣地，對于存儲芯片，隨著由2D NAND向3D NAND演進(jìn)的技術(shù)變革，也會使CMP工藝步驟數(shù)近乎翻倍，推動拋光工藝和拋光材料不斷升級。

芯片制程發(fā)展

CMP 拋光液決定晶圓拋光質(zhì)量和拋光效率，在半導(dǎo)體芯片制造拋光過程中，晶圓廠會根據(jù)每一步晶圓芯片平坦度的加工要求，選擇符合去除率（MRR）和表面粗糙度（Ra）等指標(biāo)要求的CMP拋光液，使拋光工藝中的化學(xué)反應(yīng)作用和機(jī)械反應(yīng)作用相互促進(jìn)，來提高拋光效率和產(chǎn)品良率。

此外，CMP拋光墊是實現(xiàn)平坦化拋光的核心要件之一，通過影響拋光液的流動和分布，決定拋光效率和表面平坦性，對實現(xiàn)晶圓平坦化至關(guān)重要。CMP鉆石碟（CMP Disk）為CMP技術(shù)重要耗材，用于維持拋光墊表面粗糙狀態(tài)及研磨性能。這兩者受技術(shù)壁壘高、生產(chǎn)成本高等因素限制，目前進(jìn)口依賴度也較高。

CMP設(shè)備包括拋光、清洗、傳送三大模塊，其作業(yè)過程中，拋光頭將晶圓待拋光面壓抵在粗糙的拋光墊上，借助拋光液腐蝕、微粒摩擦、拋光墊摩擦等耦合實現(xiàn)全局平坦化。在未來CMP工藝由14nm 持續(xù)向更先進(jìn)制程推進(jìn)過程中，CMP技術(shù)將不斷趨于拋光頭分區(qū)精細(xì)化、工藝控制智能化、清洗單元多能量組合化方向發(fā)展，關(guān)鍵模塊技術(shù)在其技術(shù)發(fā)展中將起到相當(dāng)重要的作用。

CMP拋光過程

目前，CMP拋光行業(yè)主要有兩大壁壘，分別是技術(shù)壁壘以及客戶壁壘，核心體現(xiàn)在產(chǎn)品性能、認(rèn)證周期以及擴(kuò)產(chǎn)能力等方面。無論是CMP拋光液、工藝、設(shè)備，以及配套耗材等均存在“卡脖子”難點，在不久將來到的2023年9月18-19日在東莞舉辦的“2023年全國精密研磨拋光材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇”，主辦方邀請各精密研磨拋光領(lǐng)域技術(shù)專家大咖坐鎮(zhèn)，開展以“半導(dǎo)體CMP拋光‘卡脖子’難點探討”為主題的圓桌論壇，直擊實際產(chǎn)業(yè)痛點，熱門話題掀起討論熱潮，各方觀點碰撞，眾多精彩千萬不要錯過！

嘉賓介紹

梅燕 博士、教授級實驗師 北京化工大學(xué)

張保國 教授、博士生導(dǎo)師

河北工業(yè)大學(xué)微電子技術(shù)與材料研究所

徐明艷 拋光事業(yè)部部長、高工

鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司

還有眾多其他重磅嘉賓參與，機(jī)會難得，歡迎前來一觀！

東莞拋光材料及技術(shù)論壇會務(wù)組

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