抛光液七类产品体系的形成,完整映射了半导体材料行业从基础硅片加工到先进制程与3D封装的三大关键转折:铜互连技术的引入(对应0.13μm节点)催生了铜及铜阻挡层抛光液,10nm以下节点对钴材料的依赖推动了钴抛光液的诞生,3D封装(TSV/HBM/WLP)的普及则带来了专用的硅通孔抛光液。
转折一:铜互连取代铝互连,开创铜抛光液品类
在芯片制程进入0.13μm节点前后,传统的铝互连因电阻率高、电迁移问题严重而遭遇瓶颈。铜互连技术的全面采用,成为半导体材料史的第一个重大转折。由于铜无法像铝一样通过干法刻蚀实现图形化,CMP(化学机械抛光)成为铜互连工艺中不可或缺的平坦化手段。这直接催生了铜及铜阻挡层抛光液这一核心品类,该产品用于芯片中铜及阻挡层的去除和平坦化,逻辑与存储芯片均需大量使用。
转折二:7nm以下制程驱动钴抛光液兴起
随着制程推进到10nm及以下节点,传统铜互连在极窄线宽下的电阻和可靠性问题再次凸显。钴(Co)作为新的接触孔和局部互连材料开始被引入,因其具有更好的填充性能和抗电迁移能力。相应地,钴抛光液应运而生,其官方应用领域明确为“用于10nm节点以下芯片中钴的去除和平坦化”。这一品类的出现,标志着抛光液从跟随互连材料演变,进一步深入到应对先进制程中新材料挑战的阶段。
转折三:3D封装与TSV技术,催生专用抛光液
当摩尔定律在物理极限下放缓,通过先进封装(如HBM、WLP)实现芯片堆叠和性能提升成为重要方向。硅通孔(TSV)技术是3D封装的核心,它需要在硅片上刻蚀出垂直电极并填充导体,随后对晶圆背面进行减薄和抛光。这催生了第七类专用产品——3D封装硅通孔(TSV)抛光液,用于对硅通孔进行抛光,确保堆叠芯片间的电气连接质量。
常见问题
七类抛光液具体对应哪些应用领域?
根据官方资料,七类产品分别为:硅抛光液(用于单晶硅/多晶硅的初步加工)、铜及铜阻挡层抛光液、钨抛光液(用于钨塞和钨通孔)、钴抛光液(用于10nm节点以下)、层间介质层(ILD/IMD)抛光液、浅槽隔离层(STI)抛光液,以及3D封装硅通孔(TSV)抛光液。
为什么钴抛光液只用于10nm以下节点?
因为钴材料主要是在10nm及以下制程中,为解决铜互连在极窄线宽下的填充和可靠性问题而被引入的。官方资料明确指出,钴抛光液的应用领域是“用于10nm节点以下芯片中钴的去除和平坦化”。
抛光液和抛光垫在CMP材料中价值占比如何?
在CMP抛光材料中,抛光液和抛光垫是两大核心,其价值量占比分别为49%和33%。