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集成電路化學機械拋光工藝必不可少的耗材——化學機械拋光CMP材料

2021-12-22 14:04
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       化學機械拋光CMP材料是集成電路化學機械拋光工藝必不可少的耗材，化學機械拋光工藝是半導體制造過程中的關鍵流程之一，拋光材料則是該工藝必不可少的耗材。在整個半導體材料成本中，拋光材料僅次于硅片、電子氣體和掩膜板，占比 7%， 是半導體制造的重要材料之一。
材料簡介
化學機械拋光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）是集成電路制造過程中實現晶圓全局均勻平坦化的關鍵工藝，通過采用較軟的材料來實現高質量的表面拋光。拋光材料是 CMP 工藝必不可少的耗材。
根據功能的不同，可劃分為拋光墊、拋光液、調節器，以及清潔劑等， 主要以拋光墊和拋光液為主。
本文重點介紹用于晶圓加工領域的化學機械拋光。
拋光材料分類及特點
 
應用領域
晶圓加工、金屬及非金屬的表面加工
 
CMFP拋光原理
CMP 利用晶圓和拋光頭之間的相對運動來實現平坦化，拋光頭以一定壓力壓在旋轉的拋光墊上，研磨液在硅片表面和拋光墊之間流動，在拋光墊的傳輸和離心力的作用下，均勻分布在硅片和拋光墊之間，形成一層研磨液液體薄膜。主要包含以下 2 個過程：
1.化學過程：研磨液中的化學品和硅片表面發生化學反應，生成比較容易去除的物質；
2.物理過程：研磨液中的磨粒和硅片表面材料發生機械物理摩擦，去除化學反應生成的物質。
 
行業發展目標
工業和信息化部印發的《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2018 年版）》中對 CMP 材料的發展要求如下：
CMP 拋光液：
小于 45 納米線寬集成電路制造用CMP 拋光液系列產品，包括銅拋光液、銅阻擋層銅拋光液、氧化物銅拋光液、多晶硅銅拋光液、鎢拋光液等；200~300mm 硅片工藝用拋光液；
CMP 拋光墊、CMP 修整盤：
200~300mm 集成電路制造 CMP 工藝用拋光墊、修整盤；200~300mm 硅片工藝用拋光墊、修整盤。
 
市場規模預測
據 SEMI 預測，到 2020 年全球拋光材料市場規模將達到 19 億美元以上，其中拋光液的市場規模有望在 2020年突破 12 億美元，是帶動拋光耗材市場增長的主要動力。
 
主要研究單位 / 公司
 
應用案例
半導體：
化學機械拋光
                               
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