抛光液配方需根据晶圆表面材料(如硅、氧化物、铜、钨等)进行高度定制化,不同应用场景的配方差异显著。在半导体材料下游,逻辑芯片(如CPU、GPU)与存储芯片(如3D NAND、DRAM)是需求最旺盛的两大核心应用场景,两者对抛光液的种类和用量结构有明显区别。
抛光液配方与晶圆材料的定制化对应
抛光液的分类体系与晶圆表面的材料相匹配,主要分为七大类。例如,硅抛光液用于单晶硅/多晶硅的抛光,主要用于硅晶圆初步加工;铜及铜阻挡层抛光液用于芯片中铜及阻挡层的去除和平坦化,生产逻辑、存储芯片需大量使用;钨抛光液用于芯片中钨塞和钨通孔的平坦化,生产存储芯片需大量使用,逻辑芯片只用于部分工艺段;此外还有钴抛光液(用于10nm节点以下芯片中钴的去除和平坦化)、层间介质层抛光液、浅槽隔离层抛光液以及3D封装硅通孔抛光液。
抛光液的配方复杂,包含氧化剂、磨粒、络合剂、表面活性剂、缓蚀剂、pH调节剂等组分。其中磨粒是最核心的组分,其硬度和形状的一致性是保障产品可靠性的关键。由于定制化程度很高,不同客户有不同需求,生产企业需不断寻找合适的配方并稳定工艺。
逻辑芯片与存储芯片的需求结构差异
逻辑芯片(如CPU、GPU)和存储芯片(如3D NAND、DRAM)对抛光液的需求结构不同:
- 逻辑芯片:在多个工艺段(如铜互连、层间介质层、浅槽隔离等)广泛使用抛光液,尤其需要大量使用铜及铜阻挡层抛光液。
- 存储芯片:对抛光液的用量更大,除了大量使用铜及铜阻挡层抛光液外,还需要大量使用钨抛光液,用于钨塞和钨通孔的平坦化。
这种差异源于两类芯片不同的制造工艺和结构特点,使得存储芯片成为抛光液消耗量更大的应用领域。
常见问题
抛光液配方为什么需要定制化?
因为不同晶圆材料(如硅、铜、钨、钴、氧化物等)的化学性质和物理特性不同,需要匹配不同成分的抛光液才能实现有效的化学机械抛光。抛光液中的氧化剂、磨粒、络合剂等组分需按特定比例配制,以适应特定材料的去除速率和表面质量要求。
抛光液和抛光垫在CMP材料中的价值占比是多少?
在CMP抛光材料成本中,抛光液占比约49%,抛光垫占比约33%,两者是CMP工艺的两大核心材料。
国内有哪些主要厂商在抛光液和抛光垫领域有布局?
国内抛光液领域以安集科技为代表,其产品获得大陆晶圆厂高度认可并成为台积电供应商;抛光垫领域以鼎龙股份为代表,已实现硬垫产品量产,覆盖28nm及以上制程,并计划拓展海外市场。