半导体超精密加工的核心:研磨与抛光

半导体超精密加工的核心:研磨与抛光

半导体制造是典型的“精度至上”领域,尤其在前道晶圆加工和后道封装环节中,研磨(Grinding)与抛光(Polishing)技术直接决定了器件的性能和良率。以下从技术原理、工艺难点及行业趋势三方面展开分析。

研磨技术:晶圆减薄与表面平整化原理:研磨通过机械去除与化学协同作用实现材料精密去除。传统研磨依赖金刚石等超硬磨料的机械切削,而新型工艺结合化学腐蚀(如机械化学研磨),可减少表面损伤并提升效率。

技术难点:

应力控制:机械研磨易引入微裂纹和残余应力,需通过优化磨粒尺寸、压力及冷却液流量降低损伤。

均匀性:300mm大尺寸晶圆的研磨需保证全片厚度误差<±1μm,基片尺寸增大导致研磨均匀性难以控制

趋势:

超薄晶圆加工:针对3D封装需求,减薄至20μm以下,需结合临时键合/解键合技术。复合工艺:机械研磨+湿法刻蚀,提升效率并减少缺陷。

抛光技术:原子级表面精修

化学机械抛光(CMP):半导体抛光以CMP为主,通过化学腐蚀与机械研磨的协同作用,实现表面原子级平整(粗糙度<0.1nm)。

关键要素:

抛光液:含纳米SiO₂或CeO₂颗粒的化学试剂,根据材料(Si、SiO₂、Cu等)定制配方。抛光垫:多孔聚氨酯材料,需定期修整以维持表面形貌一致性。

挑战:

材料选择性:多层结构中不同材料(如Cu与介电层)的同步抛光速率控制。

缺陷控制:微划痕、残留颗粒的检测与抑制(需原位清洗+兆声波辅助)。

新兴技术:

电化学抛光(ECMP):用于铜互连的无应力抛光,减少碟形坑(Dishing)。

等离子体抛光:针对金刚石、GaN、SiC等宽禁带材料,实现非接触式高精度加工。

行业技术挑战与未来方向第三代半导体的加工瓶颈:金刚石、SiC、GaN等高硬度材料对磨抛设备提出更高要求(如SiC晶圆的研磨效率仅为硅的1/10),推动激光辅助加工、等离子体刻蚀等复合工艺发展。

大尺寸与高集成度需求:450mm晶圆与GAA晶体管结构要求抛光全局平整度达到0.5nm以内,驱动多区压力调节抛光头、智能在线监测系统升级。

绿色制造与成本控制:抛光液回收、低耗材工艺(如固定磨料抛光垫)成为行业焦点,同时AI驱动的工艺参数优化可降低20%以上能耗。

无锡鑫磊精工科技有限公司

无锡鑫磊精工科技有限公司作为一家专业从事超精密研磨抛光材料、研磨工艺及相关设备的研发、生产和经营的企业,针对三代半导体均有不同的研磨抛光解决方案,完美解决了目前市面上的半导体的磨抛问题。

提供全套的研磨抛光解决方案:

衬底客户:提供化合物半导体研磨机、抛光机、粗磨液、精磨液、粗抛液和CMP抛光液;

后道外延芯片背面减薄客户:提供减薄设备、耗材产品,以及匹配的粗抛垫和精抛垫。

2025(第五届)碳基半导体材料与器件产业发展论坛2025(第五届)碳基半导体材料与器件产业发展论坛(CarbonSemi 2025)将在2025年4月10-12日于宁波召开。碳基半导体(包括金刚石、碳化硅、石墨烯和碳纳米管等)因其超宽禁带、高热导率、高载流子迁移率以及优异的化学稳定性等卓越的特性,正在成为解决传统硅基半导体材料逐渐逼近物理极限问题的关键途径。在人工智能、5G/6G通信、新能源汽车等迅猛发展的新兴产业领域表现出广阔的应用前景。尤其是在当前不确定的国际局势和贸易环境背景下,碳基半导体战略意义凸显,成为多国布局的重要赛道。

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为此,由DT新材料将举办的第五届碳基半导体材料与器件产业发展论坛,以“创新·融合(金刚石&“金刚石+”)”为主题,将围绕金刚石以及“金刚石+”半导体的生长、精密加工、键合、器件制造、高效热管理应用等环节中的关键技术和设备,搭建一个汇聚顶尖专家学者、企业家和产业界人士的高水平交流平台,分享与探讨碳基半导体产业趋势、创新成果和应用需求,推动碳基半导体产业上下游合作,助力产业链高质量发展。

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