研磨與拋光:半導(dǎo)體超精密加工的核心技術(shù)

半導(dǎo)體制造是典型的“精度至上”領(lǐng)域，尤其在前道晶圓加工和后道封裝環(huán)節(jié)中，研磨（Grinding）與拋光（Polishing）技術(shù)直接決定了器件的性能和良率。以下從技術(shù)原理、工藝難點(diǎn)及行業(yè)趨勢(shì)三方面展開分析。

原理：
研磨通過機(jī)械去除與化學(xué)協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)材料精密去除。傳統(tǒng)研磨依賴金剛石等超硬磨料的機(jī)械切削，而新型工藝結(jié)合化學(xué)腐蝕（如機(jī)械化學(xué)研磨），可減少表面損傷并提升效率。

技術(shù)難點(diǎn)：

應(yīng)力控制：機(jī)械研磨易引入微裂紋和殘余應(yīng)力，需通過優(yōu)化磨粒尺寸、壓力及冷卻液流量降低損傷。

均勻性：300mm大尺寸晶圓的研磨需保證全片厚度誤差＜±1μm，基片尺寸增大導(dǎo)致研磨均勻性難以控制

趨勢(shì)：

超薄晶圓加工：針對(duì)3D封裝需求，減薄至20μm以下，需結(jié)合臨時(shí)鍵合/解鍵合技術(shù)。

復(fù)合工藝：機(jī)械研磨+濕法刻蝕，提升效率并減少缺陷。

拋光技術(shù)：原子級(jí)表面精修

化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）：半導(dǎo)體拋光以CMP為主，通過化學(xué)腐蝕與機(jī)械研磨的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)表面原子級(jí)平整（粗糙度<0.1nm）。

關(guān)鍵要素：

拋光液：含納米SiO?或CeO?顆粒的化學(xué)試劑，根據(jù)材料（Si、SiO?、Cu等）定制配方。

拋光墊：多孔聚氨酯材料，需定期修整以維持表面形貌一致性。

挑戰(zhàn)：

材料選擇性：多層結(jié)構(gòu)中不同材料（如Cu與介電層）的同步拋光速率控制。

缺陷控制：微劃痕、殘留顆粒的檢測(cè)與抑制（需原位清洗+兆聲波輔助）。

新興技術(shù)：

電化學(xué)拋光（ECMP）：用于銅互連的無應(yīng)力拋光，減少碟形坑（Dishing）。

等離子體拋光：針對(duì)金剛石、GaN、SiC等寬禁帶材料，實(shí)現(xiàn)非接觸式高精度加工。

行業(yè)技術(shù)挑戰(zhàn)與未來方向

第三代半導(dǎo)體的加工瓶頸：

金剛石、SiC、GaN等高硬度材料對(duì)磨拋設(shè)備提出更高要求（如SiC晶圓的研磨效率僅為硅的1/10），推動(dòng)激光輔助加工、等離子體刻蝕等復(fù)合工藝發(fā)展。

大尺寸與高集成度需求：
450mm晶圓與GAA晶體管結(jié)構(gòu)要求拋光全局平整度達(dá)到0.5nm以內(nèi)，驅(qū)動(dòng)多區(qū)壓力調(diào)節(jié)拋光頭、智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)升級(jí)。

綠色制造與成本控制：
拋光液回收、低耗材工藝（如固定磨料拋光墊）成為行業(yè)焦點(diǎn)，同時(shí)AI驅(qū)動(dòng)的工藝參數(shù)優(yōu)化可降低20%以上能耗。

無錫鑫磊精工科技有限公司

無錫鑫磊精工科技有限公司作為一家專業(yè)從事超精密研磨拋光材料、研磨工藝及相關(guān)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和經(jīng)營的企業(yè)，針對(duì)三代半導(dǎo)體均有不同的研磨拋光解決方案，完美解決了目前市面上的半導(dǎo)體的磨拋問題。

提供全套的研磨拋光解決方案：

襯底客戶：提供化合物半導(dǎo)體研磨機(jī)、拋光機(jī)、粗磨液、精磨液、粗拋液和CMP拋光液；

后道外延芯片背面減薄客戶：提供減薄設(shè)備、耗材產(chǎn)品，以及匹配的粗拋墊和精拋墊。