中國粉體網(wǎng)訊 CMP拋光液作為“卡脖子”技術(shù)之一,，工藝復(fù)雜，種類繁多,，根據(jù)工件的拋光需求不斷磨合得到合適的拋光液配方,，是目前主要的技術(shù)難題。
拋光液：缺一不可
化學(xué)機械拋光液生產(chǎn)過程為配方型復(fù)配工藝,，以常溫常壓下復(fù)配,、混合、過濾為主,，不涉及復(fù)雜劇烈的化學(xué)反應(yīng),。工藝如下:
工藝關(guān)鍵流程包括加料、混合,、過濾等,，每一個關(guān)鍵步驟都會影響產(chǎn)品的性能質(zhì)量。拋光液廠商不斷優(yōu)化加料方式,、加料順序,、加料速度、加料時間,、混合方式,、過濾時間、過濾方式,、過濾速度,、過濾器型號等步驟來探索最佳的工藝流程，形成核心技術(shù),。
拋光液工藝是一個整體工藝流程,，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能讓工件的殘品率大幅提高,，工件性能的需求也要求不同配方的拋光液,，這都是拋光液的研發(fā)難點。
化學(xué)機械拋光液的各組分
01.選對研磨顆粒很重要
研磨顆粒是CMP拋光液生產(chǎn)關(guān)鍵原材料,，其是利用高硬度磨料的切磨和低硬磨料的拋磨作用來實現(xiàn)工件的平坦化,，拋光液磨料可分為單一磨料、混合磨粒以及復(fù)合磨粒,。研磨顆粒本身并不是CMP拋光液的核心技術(shù),，但對研磨顆粒的深刻了解和應(yīng)用是核心技術(shù)的保證。
研磨顆粒的粒徑大小是影響拋光效果的重要參數(shù)之一,，粒徑過大或者過小,，都容易影響拋光質(zhì)量及拋光效率降低。因此很難同時實現(xiàn)高材料去除率（MRR）和低拋光表面粗糙度（Ra）,。MRR和Ra之間的平衡也是拋光液研發(fā)最重要的問題之一,。
常見CMP拋光液磨料
02.pH調(diào)節(jié)劑：適合自己的才是最好的
拋光液pH值的大小會對硅片表面的生成物,、材料的去除以及拋光液的黏性等產(chǎn)生影響, 通過調(diào)節(jié)拋光液的pH值，為拋光過程提供一個穩(wěn)定的拋光環(huán)境,。根據(jù)pH值不同,，拋光液分為酸性和堿性兩類，堿性拋光液腐蝕性較弱,，一般用于非金屬材料,；酸性拋光液腐蝕性強，氧化劑種類多,，拋光效率高,，一般用于金屬材料。因此需要根據(jù)材料的物化性質(zhì)來選擇性添加合適的pH調(diào)節(jié)劑,。
03.分散劑：團聚不存在
微納米磨粒極易團聚，形成的大顆粒會對工件的表面產(chǎn)生劃痕缺陷,，拋光液的磨粒如果要均勻分散在基體中,，需要加入一定量的分散劑，其作用是改善磨粒與介質(zhì)之間的相容性,。拋光液磨料的懸浮性和分散性與分散劑的用量和種類相關(guān),，需要根據(jù)磨粒粒徑和含量來調(diào)整分散劑的使用方法�,？傊�,，分散劑對于拋光液的保存時效、拋光效果,、成本控制等方面都起到了至關(guān)重要的作用,。
04.氧化劑：“輔助”能力強
氧化劑可促使工件表面在化學(xué)機械拋光過程中形成一層氧化膜，該氧化膜結(jié)合力較弱,，有利于發(fā)揮磨粒的磨削作用,。氧化劑的種類選擇要根據(jù)不同襯底材料的性質(zhì)具體對待。比如,，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的SiC使用氧化性較強的高錳酸鉀可以有效地提高拋光效率,；而化學(xué)性質(zhì)活潑的鋁合金使用低濃度氧化性較弱的H2O2的拋光效果更好。
拋光工藝除了選對研磨粒以外,，pH調(diào)節(jié)劑,、分散劑及氧化劑的選擇性添加也尤為重要。這些化學(xué)助劑不僅使得整個拋光過程中化學(xué)作用和機械作用相輔相成,，還保證了拋光液的穩(wěn)定性,，有效提高工件表面的材料去除速率，得到理想的拋光表面,。
拋光液研發(fā)難點
一款拋光液的性能參數(shù)主要有：去除速率（MRR）,、腐蝕電流密度,、選擇性、拋光片平整度,、粗糙度（Ra）,、缺陷。因此拋光液研發(fā)的最終目標是：根據(jù)應(yīng)用對象不同,，通過對拋光液的不同組份進行調(diào)控,，平衡好化學(xué)作用和機械作用的關(guān)系，找到兩者之間理想的結(jié)合點,，以獲得穩(wěn)定性好,、去除速率理想、表面質(zhì)量好,、平坦化性能強的拋光液,。
應(yīng)用廣，試錯多
根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同,，如下圖拋光液種類很多,。因此要根據(jù)工藝和材料要求的不同，對研磨顆粒,、氧化劑,、絡(luò)合劑、表面活性劑以及pH調(diào)節(jié)劑等組份種類的選擇,、含量調(diào)控以及工藝優(yōu)化進行不斷的試錯,，才能研發(fā)出一款合適的拋光液。
精度高,，難度大
CMP技術(shù)隨著芯片制程技術(shù)不斷進步,，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領(lǐng)域,。隨著超大規(guī)模集成電路制造的線寬不斷細小化,，制造工藝不斷向先進制程節(jié)點發(fā)展，平坦化的精度要求也不斷提高,，CMP步驟也會不斷增加,，從而大幅刺激了集成電路制造商對CMP設(shè)備及材料的采購和升級需求。
產(chǎn)品專一
拋光液廠商與下游客戶聯(lián)合開發(fā)成為成功的先決條件,。即使是同一技術(shù)節(jié)點,，不同客戶的集成技術(shù)不同，對拋光液的需求也不同,。因此,，廠商在研發(fā)一款拋光液時需與客戶深度“綁定”,，這也促使拋光液產(chǎn)品更加“專一”。一般龍頭廠商產(chǎn)品布局更為齊全,，可為晶圓廠提供全套耗材解決方案,，后進入者產(chǎn)品需求無法做到龍頭一樣的覆蓋面，致使替換難度較高,。
全球拋光液供應(yīng)商為卡博特(Cabot),、日立(Hitachi)、FUJIMI,、慧瞻材料(Versum)等,，全球合計近65%的市場份額，較為分散,。
國內(nèi)外龍頭廠商產(chǎn)品情況
中國CMP拋光液行業(yè)目前主要依賴于國外進口,，美國日本等全球CMP拋光液龍頭企業(yè)均在中國市場有所布局。安集科技作為中國CMP拋光液的龍頭企業(yè),，在中國大陸市場占據(jù)了較大的市場份額,，同時多樣化布局產(chǎn)品線滿足了企業(yè)的需求，實現(xiàn)了中國CMP拋光液國產(chǎn)替代的發(fā)展,。
小結(jié)
未來光電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展必定離不開超精密拋光技術(shù),，化學(xué)機械拋光液是超精密拋光技術(shù)的核心之一,。國內(nèi)半導(dǎo)體和集成電路產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展也將加快拋光液研發(fā)的進程,，同時化學(xué)機械拋光液中的組分將更側(cè)重于安全、穩(wěn)定,、高效,、環(huán)保的方向。
來源：
王東哲等：化學(xué)機械拋光液的研究現(xiàn)狀
雪域資本：國產(chǎn)替代風(fēng)潮-CMP拋光液的興起
集成電路材料研究：拋光液的技術(shù)與工藝
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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