中國粉體網(wǎng)訊 近年來，高擊穿電場和高導(dǎo)熱性的碳化硅（SiC）被越來越多地用于電動汽車逆變器的材料,。隨著電動汽車電池電壓從400V增加到800V,，對更快的充電速度和更高功率密度的需求隨之增長。然而，電動汽車的強(qiáng)勁市場需求并未使得采用物理氣相傳輸（PVT）方法制造的SiC襯底的生產(chǎn)效率得到提升,。
來源：東海證券研究所
通常,，生產(chǎn)1.5至3厘米厚的碳化硅錠需要5至10天,，此后,，SiC錠需經(jīng)多個工藝步驟，包括切割,、平整,、切片、磨邊,、激光打標(biāo)、機(jī)械研磨,、磨削,、化學(xué)機(jī)械研磨（CMP）、CMP后清洗,、檢查和封裝,，最終產(chǎn)出10至20片SiC襯底。
CMP和CMP后清洗工藝在降低SiC晶圓表面粗糙度,、表面劃痕和污染方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,。同時,，CMP綜合了化學(xué)研磨和機(jī)械研磨的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)納米級到原子級的表面粗糙度,。如果晶圓制造過程中無法做到納米級全局平坦化,，既無法重復(fù)進(jìn)行光刻、刻蝕,、薄膜和摻雜等關(guān)鍵工藝,，也無法將制程節(jié)點縮小至納米級的先進(jìn)領(lǐng)域。
CMP設(shè)備主要分為兩部分,，即拋光部分和清洗部分,，拋光部分由4部分組成，即3個拋光轉(zhuǎn)盤和一個圓片裝卸載模塊,。清洗部分負(fù)責(zé)圓片的清洗和甩干,，實現(xiàn)圓片的“干進(jìn)干出”,。在整個拋光設(shè)備中,，氧化鋁陶瓷“無處不在”,。
陶瓷精密件在半導(dǎo)體設(shè)備中的用途分布
來源：Wind,，梧桐樹半導(dǎo)體整理
高純超細(xì)氧化鋁——CMP拋光中的重要磨料
在CMP工藝中,，拋光液和拋光墊是關(guān)鍵耗材,。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù),，全球CMP材料成本占比中,，拋光液用量最大，其中拋光液占比49%,，拋光墊占比33%,，合計占比82%。
CMP材料細(xì)分占比
來源：東海證券研究所
拋光液是影響化學(xué)機(jī)械拋光質(zhì)量和拋光效率的關(guān)鍵因素之一,，高純氧化鋁作為拋光液的磨料部分,，其性能便尤為重要，尤其隨著碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的興起,，高純超細(xì)氧化鋁在半導(dǎo)體拋光中的應(yīng)用顯得更為重要,。
實際上，目前市場上使用最為廣泛的幾種磨料是SiO2,、CeO2,、Al2O3。隨著LED 行業(yè)的發(fā)展,，藍(lán)寶石襯底的需求日益增長,，Al2O3拋光液在CMP中的應(yīng)用顯得更為重要。藍(lán)寶石襯底材料拋光目前在國內(nèi)多采用SiO2磨料拋光液,。由于SiO2 硬度較小,、拋光速率低，而α-Al2O3磨料對硬度較大的襯底有良好的拋光速率,，所以納米級α-Al2O3磨料在化學(xué)機(jī)械拋光中有很好的應(yīng)用前景。氧化鋁磨料在使用中存在易劃傷、拋光液不穩(wěn)定等問題,，近年來對納米氧化鋁在拋光液中的應(yīng)用是CMP技術(shù)的研究熱點,。制備出形狀規(guī)則、粒徑大小合適的氧化鋁顆粒是制備氧化鋁拋光液的基礎(chǔ),。
住友化學(xué)開發(fā)的超細(xì)級α-氧化鋁“NXA系列”,，具有粒徑150nm（0.15μm）的均勻、超細(xì)顆粒特性或更細(xì),。該產(chǎn)品除了用作下一代半導(dǎo)體的磨料外,，還適用于尖端領(lǐng)域，例如由于其易于燒結(jié)的超細(xì)顆粒而需要高強(qiáng)度和耐化學(xué)性的半導(dǎo)體制造設(shè)備部件,。
住友化學(xué)“NXA系列”（NXA-100）產(chǎn)品
氧化鋁晶圓拋光盤
目前,，采用陶瓷研磨盤研磨半導(dǎo)體晶圓是最先進(jìn)的研磨方法，采用雙面研磨工藝對切割好的晶圓片進(jìn)行研磨,，并通過改善研磨工藝（磨盤材質(zhì),、研磨液、研磨壓力及研磨轉(zhuǎn)速等）來提高研磨片的質(zhì)量,；尤其是使用陶瓷盤代替鑄鐵盤,，避免研磨時對晶片的主面造成傷痕或污染，減少了金屬離子的引入,，可減少晶圓的后續(xù)加工量,，縮短后續(xù)工序（腐蝕)時間，提高生產(chǎn)效率,，而且減少晶圓加工的損耗,，大大地提高了晶圓的利用率。
通常采用氧化鋁陶瓷來制備晶圓拋光盤,，要求具有高純度,、高化學(xué)耐久性以及良好的表面形狀和粗糙度的控制。
高純氧化鋁晶圓拋光盤
氧化鋁陶瓷機(jī)械搬運臂
CMP設(shè)備中,，晶圓首先從晶圓盒被機(jī)械壁拾取,，被精準(zhǔn)地定位和對準(zhǔn)到拋光頭下方的平臺上，拋光頭通常具有真空吸附的功能,，當(dāng)晶圓置于其下方時,，拋光頭向下運動，通過真空吸附將晶圓牢固地吸附在拋光頭上,。一旦晶圓被固定,，拋光頭將晶圓移動到拋光墊上，進(jìn)行拋光工藝,。
氧化鋁陶瓷搬運臂,，來源：圣瓷
為避免晶圓片受到污染,，一般在真空環(huán)境進(jìn)行搬運，搬運臂需要耐高溫,、耐磨,、并且硬度也需要很高，氧化鋁陶瓷和碳化硅陶瓷的都具備致密質(zhì),、高硬度,、高耐磨性的物理性質(zhì)，以及良好的耐熱性能、優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、高溫環(huán)境仍具有良好的絕緣性,、良好的抗腐蝕性等物理性能,，是用于制作半導(dǎo)體設(shè)備機(jī)械手臂的絕佳材料。
氧化鋁真空吸盤
真空吸盤的常見的材質(zhì)有氧化鋁和碳化硅，陶瓷內(nèi)部形成中空結(jié)構(gòu)，通過向多孔基體施加負(fù)壓力來吸附、固定被吸附物,，這種一體化中空結(jié)構(gòu)陶瓷的制備工藝具有很高的技術(shù)門檻，主要用作晶圓薄化程序的加工用固定夾具（磨床,、拋光機(jī),、CMP）、各種類型的測量裝置,、檢查裝置的固定夾具,、薄膜片材和金屬基板等的加工用固定夾具等。
氧化鋁真空吸盤,，來源：NTK
參考來源：
吳俊星等：氧化鋁拋光液磨料制備及其穩(wěn)定性研究進(jìn)展
燕禾等：化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
東海研究：電子深度：拋光鉆孔千回檢,，先進(jìn)工藝技術(shù)帶來CMP拋光材料新增長空間——半導(dǎo)體行業(yè)深度報告(五)
未來智庫：半導(dǎo)體行業(yè)專題報告：先進(jìn)工藝帶來CMP拋光材料新增長空間
半導(dǎo)體信息：化學(xué)機(jī)械拋光和清洗工藝整合減少SiC襯底的表面污染
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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