中國(guó)粉體網(wǎng)訊 7月9日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的“2024高端研磨拋光材料技術(shù)大會(huì)”在河南鄭州成功召開(kāi)。會(huì)議期間，我們邀請(qǐng)到多位專(zhuān)家學(xué)者、企業(yè)家代表做客“對(duì)話”欄目，圍繞高端研磨拋光材料的技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向進(jìn)行了訪談交流。本期，我們分享的是河北工業(yè)大學(xué)副研究員何彥剛的專(zhuān)訪。
中國(guó)粉體網(wǎng)：何研究員，您好，請(qǐng)問(wèn)，和傳統(tǒng)的平面化技術(shù)相比，化學(xué)機(jī)械平坦化技術(shù)在器件制造方面存在哪些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)？
何研究員：化學(xué)機(jī)械平坦化是現(xiàn)在人類(lèi)超精密加工技術(shù)的極限，它能達(dá)到埃級(jí)和亞納米級(jí)的精度，和傳統(tǒng)的加工技術(shù)，像研磨、磨削、拋光相比來(lái)說(shuō)，它能達(dá)到更高的精度。現(xiàn)在我們的器件尺寸已經(jīng)到了5nm、7nm，甚至更小。在器件及多層布線的制造過(guò)程中，它需要同樣量級(jí)的加工精度。目前，只有化學(xué)機(jī)械平坦化才能達(dá)到此精度。
中國(guó)粉體網(wǎng)：何研究員，請(qǐng)問(wèn)您認(rèn)為在化學(xué)機(jī)械拋光作業(yè)過(guò)程中關(guān)鍵的技術(shù)有哪些？其中最核心的技術(shù)是什么？
何研究員：化學(xué)機(jī)械平坦化的關(guān)鍵技術(shù)有很多，其中一個(gè)比較關(guān)鍵的影響方面是化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)臺(tái)的不同。像襯底的拋光機(jī)臺(tái)，它是多片的，后邊是吸附墊或者是蠟粘。而集成電路的拋光機(jī)臺(tái)，它必須是單頭的。像12英寸的單頭拋光機(jī)臺(tái)，它的拋光頭要有精準(zhǔn)的分區(qū)壓力控制，比如背膜要能夠有七至八個(gè)區(qū)域的分壓力控制。目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)12英寸晶圓加工的表面薄膜去除量的一致性。因?yàn)?2英寸晶圓加工過(guò)程中，各邊緣與中心的線速度是不一樣的，我們需要控制和調(diào)節(jié)邊緣、中心等處的壓力，來(lái)實(shí)現(xiàn)薄膜去除的一致性。
第二個(gè)比較關(guān)鍵的是化學(xué)機(jī)械拋光液、化學(xué)機(jī)械拋光墊等耗材，會(huì)直接影響晶圓表面多種材料的去除速率選擇比及表面缺陷數(shù)目。我們國(guó)家在拋光墊和拋光液領(lǐng)域起步較晚，所以說(shuō)此方面是我們需要提高的一個(gè)地方。
第三個(gè)就是化學(xué)機(jī)械拋光的工藝，包括一些新材料的引入。像發(fā)展到3nm、5nm用的一些鈷布線、釕的阻擋層等等這些，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的臺(tái)積電都已經(jīng)在用了，但是我們大陸因?yàn)槭艿焦饪虣C(jī)的制約，仍在10nm至14nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，還是銅布線、氮化鉭作為阻擋層。所以新材料、新工藝的研發(fā)及突破也是非常關(guān)鍵的。
我覺(jué)得化學(xué)機(jī)械平坦化最核心的技術(shù)可以用一句話來(lái)匯總，就是要達(dá)到完美的化學(xué)與機(jī)械的平衡。只有完美的化學(xué)與機(jī)械的平衡，才能實(shí)現(xiàn)完美的表面。
中國(guó)粉體網(wǎng)：何研究員，器件經(jīng)過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光加工后，針對(duì)漿料的殘留會(huì)進(jìn)行后清洗工作，請(qǐng)您為我們介紹一下后清洗的必要性。
何研究員：后清洗是非常重要的。我們制備拋光液的時(shí)候，可以在千級(jí)間、百級(jí)間就可以完成。但是制備清洗液的時(shí)候，我們卻需要在百級(jí)間和十級(jí)間完成。也就是清洗液對(duì)顆粒的要求、對(duì)金屬離子的要求更高了。拋光完之后我們才進(jìn)行清洗，那清洗的好壞就在于我們能否在不破壞表面的情況下把拋光液的殘留清洗掉，實(shí)現(xiàn)一個(gè)超光滑、超低金屬離子含量的表面。所以說(shuō)清洗步驟是非常重要的。
中國(guó)粉體網(wǎng)：何研究員，與美國(guó)、日本、歐洲相比，我國(guó)的CMP技術(shù)在哪些方面存在差距？
何研究員：這個(gè)差距到目前為止還是挺大的，主要有這幾個(gè)方面。我覺(jué)得最主要的是技術(shù)的積累和沉淀。從美國(guó)硅谷發(fā)展到現(xiàn)在，幾乎有上百年的歷史了，而我國(guó)的集成電路的發(fā)展本來(lái)就起步晚，且前期沒(méi)有受到足夠的重視，只是在近10年左右才快速得發(fā)展起來(lái)，尤其是中美之間的高科技競(jìng)爭(zhēng)之后，國(guó)產(chǎn)的一些材料、設(shè)備才迎來(lái)了快速發(fā)展的機(jī)會(huì)，所以我覺(jué)得，在某種程度上，我們?cè)谶�歷史的欠賬，這是在技術(shù)積累和沉淀方面的差距。
第二方面是人才，我覺(jué)得這是最核心的一點(diǎn)。我們中國(guó)大陸從事化學(xué)機(jī)械拋光的專(zhuān)門(mén)人才還是太少了，尤其是高精尖的人才。人才是提升我國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。
第三方面是投入。像美國(guó)硅谷已經(jīng)持續(xù)投入了將近百年，現(xiàn)在的Intel能做到5nm的技術(shù)節(jié)點(diǎn)；我們中國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)，像臺(tái)積電，現(xiàn)在也做到了3nm、5nm的技術(shù)，他們的研發(fā)投入都是非常巨大的，在幾十年的積淀后，才有了現(xiàn)在的成績(jī)，所以說(shuō)我們的投入也必須要跟得上。但是我覺(jué)得我們最有優(yōu)勢(shì)的地方在于現(xiàn)在的國(guó)家政策、行業(yè)內(nèi)大家的熱情，讓我們也看到了希望，后續(xù)我們肯定能迎頭趕上。
中國(guó)粉體網(wǎng)：何研究員，新一代信息技術(shù)的發(fā)展速度很快，作為其基礎(chǔ)的集成電路對(duì)于化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)提出了哪些新的要求，您認(rèn)為應(yīng)該怎么應(yīng)對(duì)？
何研究員：我覺(jué)得對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)新的要求主要體現(xiàn)在先進(jìn)制程上面，包括先進(jìn)的邏輯芯片、先進(jìn)的存儲(chǔ)芯片的制造，總結(jié)起來(lái)就是“三低一高”。第一低就是要超低的表面粗糙度，化學(xué)機(jī)械拋光完之后，表面粗糙度要非常低；第二低就是超低的金屬殘留，尤其是在先進(jìn)制程中，防止漏電流引起的器件電性能的可靠性，金屬離子像鈉離子、鉀離子，尤其是一些需要嚴(yán)格控制的，容易發(fā)生擴(kuò)散的銅離子、鐵離子等的殘留要非常低，基本上總金屬離子含量要低于E7-E8的水平。第三低就是超低的缺陷數(shù)。舉一個(gè)例子，我們65nm的制造工藝，晶圓表面55nm到65nm的顆粒或者缺陷數(shù)，我們可以容忍到30顆。但對(duì)于14nm和7nm的技術(shù)來(lái)說(shuō)，我們?nèi)萑痰?nm到14nm的顆粒數(shù)，有可能就是20顆。這完全是不同的量級(jí)，難度會(huì)非常的大。這是“三低”。
“一高”就是實(shí)現(xiàn)極高的平整度，化學(xué)機(jī)械拋光之后，晶圓的表面要有局部與全局的超高平整度。對(duì)于局部的平整度，舉個(gè)例子，現(xiàn)在我們國(guó)內(nèi)有一些大尺寸的硅片廠在供臺(tái)積電的正片，他對(duì)我們大尺寸的硅片正片的局部平整度有兩個(gè)指標(biāo)：局部平整度（SFQR）和邊緣局部平整度(ESFQR)，在26乘8㎛的這個(gè)小區(qū)域內(nèi)，它要求高低厚度差大概在10nm左右，之前我們國(guó)標(biāo)有可能是一百多納米，現(xiàn)在要求到10nm以內(nèi)，局部平整度要求非常高。
全局的平整度要求就更高了。我們還是以12英寸大尺寸硅片正片為例，之前我們國(guó)標(biāo)是TTV（總厚度偏差）是小于4㎛左右�，F(xiàn)在我們國(guó)內(nèi)的幾家大廠都能做到整個(gè)12寸晶圓的TTV小于0.5㎛。所以說(shuō)現(xiàn)在化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)可以說(shuō)是是往“三低一高”的水平發(fā)展了。
中國(guó)粉體網(wǎng)：感謝何研究員接受我們的采訪！
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/梧桐）
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