芯片可以說是我國戰(zhàn)略發(fā)展行業(yè)“卡脖子”的重災(zāi)區(qū)，由于外部限制和技術(shù)封鎖，加上國家在這個(gè)領(lǐng)域耕耘的時(shí)間尚短，如何在核心制程取得關(guān)鍵突破（如國產(chǎn)替代），成為當(dāng)下相關(guān)產(chǎn)業(yè)界最炙手可熱的話題。今天我們非常榮幸的邀請(qǐng)到了珠海立之億新材料有限公司的韋家謀博士，來為我們講講有關(guān)芯片拋光的那些事兒。

Q：韋博士，可以給我們介紹一下芯片拋光氧化鋁、硅溶膠和氧化鈰的優(yōu)勢(shì)及使用范圍嗎？

A：其實(shí)這三種材料基本上可以把拋光領(lǐng)域覆蓋完畢了。這三種材料有各自的一些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，基本上每一個(gè)都有自己擅長的應(yīng)用方向。

首先談?wù)勓趸X。它本身是阿爾法相的氧化鋁，質(zhì)地偏硬，那么它就非常適合作為磨料在一些硬質(zhì)的材料上面進(jìn)行使用，例如陶瓷拋光、金屬拋光、碳化硅襯底拋光。與此同時(shí)，它也存在一些問題，它的問題就是它太硬了，很容易在拋光時(shí)產(chǎn)生劃痕。那這個(gè)因素就導(dǎo)致它不太能夠保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量，因?yàn)樗B普通的粗糙度低于2nm可能都挺難達(dá)到的。

再來說一下硅溶膠。硅溶膠可以把分散性做的很好，顆粒做的非常的規(guī)則。球形的、其他形狀的硅溶膠基本上都可以做出來。這是它的一個(gè)好處。其次，它可以把純度做很高。那這一點(diǎn)對(duì)純度要求非常嚴(yán)格的行業(yè)就非常的友好。比如半導(dǎo)體，半導(dǎo)體就對(duì)純度的要求非常高，那么硅溶膠在實(shí)際應(yīng)用中，就可以用在硅片襯底的拋光、碳化硅襯底的精拋還有半導(dǎo)體制程里面導(dǎo)電層的拋光。

最后，我們說一下氧化鈰。氧化鈰這個(gè)材料非常非常特別，因?yàn)樗且粋€(gè)稀土材料，它有著獨(dú)特的外電子層結(jié)構(gòu)，它的外電子層的電子可以在能量比較低的情況下，實(shí)現(xiàn)電子層結(jié)構(gòu)的一個(gè)躍遷，就是從一個(gè)價(jià)態(tài)到另一個(gè)價(jià)態(tài)。它是可以自己自發(fā)的去形成這樣的一個(gè)現(xiàn)象的，這是它非常好的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。我們?cè)贑MP拋光里面之所以用氧化鈰，是因?yàn)樗兄浅：玫难趸浴⒏g性。它在與硅片類型、硅基類型相關(guān)的一些領(lǐng)域里面，應(yīng)用是比較廣泛的。例如硅片、玻璃晶圓、石英玻璃，都是可以用氧化鈰來進(jìn)行拋光的，它們都是跟硅或者是跟二氧化硅相關(guān)的領(lǐng)域。氧化鈰這個(gè)材料有一個(gè)特點(diǎn)，它非常容易跟硅或者氧化硅表面層形成硅氧鈰這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)就很容易在拋光過程中實(shí)現(xiàn)去除。所以它在硅相關(guān)的一些領(lǐng)域，它切削的速率就會(huì)非常高。它的腐蝕層非常的小，在被切削去除的時(shí)候就能夠達(dá)到非常好的、原子級(jí)別的這樣的一個(gè)表面精度。在石英類型或硅片類型的場景里面氧化鈰是能夠兼顧切削速率和表面質(zhì)量的。除此之外，氧化鈰是可以應(yīng)用于半導(dǎo)體制程里面STI層的，就是淺溝道這層。那這一層它對(duì)整個(gè)芯片的后續(xù)的堆積是非常關(guān)鍵的。就目前來說，我認(rèn)為氧化鈰可能算是國內(nèi)半導(dǎo)體CMP里面最難做的一個(gè)材料了。

Q：如果氧化鈰在硅片襯底技術(shù)上有所突破，您認(rèn)為氧化鈰相較硅溶膠有什么優(yōu)勢(shì)或創(chuàng)新點(diǎn)嗎？

A：如果折換成一定濃度的情況下來講，那么氧化鈰的成本和售價(jià)肯定是比硅溶膠高的。但是，現(xiàn)在市場上面或者說在技術(shù)上面，聽到的一些討論就是說，氧化鈰可以通過把濃度做到更低來均衡。一般來說，硅溶膠在硅片襯底上拋光的最低的濃度是在2%到5%這個(gè)范圍，不能再往下降低了，因?yàn)樵俚偷脑捑蜎]有切削效果了。那么氧化鈰有可能做到濃度在1%以下，雖然說氧化鈰的單價(jià)會(huì)比較高，但是它配成液的量更大，有可能能把整個(gè)這種單價(jià)給它壓下來，這是有希望的。但是前提是要解決拋光速率和純度的問題。

Q：可以談?wù)劶{米氧化鈰在半導(dǎo)體拋光領(lǐng)域的一些應(yīng)用嗎？

A：就剛剛我們也簡單的去說了幾個(gè)方向，我們現(xiàn)在著重的說一下這個(gè)。我剛開始做納米氧化鈰的時(shí)候是想往硅片襯底拋光這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的。但是后來發(fā)現(xiàn)這個(gè)領(lǐng)域不管是工藝路徑、客戶使用和客戶體驗(yàn)都已經(jīng)很完善了。總體看下來，硅溶膠在硅片襯底拋光上是占主流的，基本上是可以拿到100%的份額的，其他的材料在基本上是沒有辦法進(jìn)入的了。雖然氧化鈰從目前來看很難在這樣的一個(gè)領(lǐng)域跟硅溶膠進(jìn)行比擬，但是如果大家對(duì)這塊的研究不斷的加深，在達(dá)到跟硅溶膠同樣的拋光效果的情況下，有可能能將氧化鈰的濃度降到1%以下，那么成本這塊就可能可以降下來。但這個(gè)需要進(jìn)一步的研究與開發(fā)。這是硅片襯底比較大的一個(gè)方向。那在碳化硅襯底拋光用氧化鈰來替代硅溶膠作為一個(gè)精拋液，我認(rèn)為這個(gè)領(lǐng)域是可行的。因?yàn)檠趸嫳裙枞苣z的拋光速率更高，而表面質(zhì)量可以做到相當(dāng)?shù)某潭龋ù植诙龋㏑a值等于0.1nm，我認(rèn)為它是可行的，可以做得到的。這是氧化鈰的另外一個(gè)應(yīng)用方向。第三個(gè)就是半導(dǎo)體制程里面STI層的拋光。這個(gè)基本上是氧化鈰獨(dú)家，其他材料都不能做。這是它的一個(gè)特殊的行業(yè)。但是不是所有的氧化鈰，它都可以用到這個(gè)行業(yè)里頭。因?yàn)镾TI層的拋光是有一些特殊的要求，它對(duì)拋光速率、表面質(zhì)量這些都是非常非常嚴(yán)格的。其實(shí)我認(rèn)為氧化鈰還有一些新的應(yīng)用方向，例如跟半導(dǎo)體相關(guān)的一些玻璃晶圓、玻璃襯底、玻璃基板、硅基板和器械材料。我認(rèn)為這也是它后續(xù)的一個(gè)發(fā)展方向。

Q：能和我們談?wù)剣鴥?nèi)外在拋光液磨料方面的差距嗎？

A：其實(shí)國內(nèi)的磨料相對(duì)于日本或是美國生產(chǎn)出來的磨料，主要是在產(chǎn)品性能和批次穩(wěn)定性上會(huì)有一些差別，我們的批次穩(wěn)定性、磨料的均一性不如他們。在這方面我覺得不是說我們立之億一家企業(yè)做好了就可以了，我們需要國內(nèi)其他的一些同行一起在這樣的領(lǐng)域里面做好。我們通過相互的競爭、交流，讓大家螺旋式的往上走。通過這樣的方式，我們才能夠把磨料或者說高端粉體這樣的一個(gè)行業(yè)做得更好。

非常感謝韋家謀博士的解答，讓小編受益匪淺！相信很多朋友也會(huì)因?yàn)轫f家謀博士的這一段采訪而對(duì)拋光領(lǐng)域的磨料方面有所了解。如果想了解更多關(guān)于拋光領(lǐng)域的資訊，歡迎參加粉體圈在8月25日—26日于無錫舉辦的2024年全國精密研磨拋光材料及加工技術(shù)發(fā)展論壇！

粉體圈 Alice