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电科装备首台CMP进入中芯国际大生产线,国产装备开始新征程

2017/11/23 9:23:43     

电科装备首台CMP进入中芯国际大生产线,国产装备开始新征程

 赵元闯  芯思想

 20171121日,从中芯国际天津厂传来一个振奋的消息:由中电科电子装备集团有限公司(以下简称“电科装备”)研发的国内首台拥有完全自主知识产权的200mm CMP(化学机械抛光)设备,进入中芯国际8寸大生产线进行产线验证。

 

 

国家“千人计划”CMP专家顾海洋博士表示,这是国产CMP设备首次进入集成电路大生产线验证,填补了国产设备产线验证的空白,推动着我国集成电路核心装备产业化迈上新征程。

据介绍,该套200mm CMP设备由抛光、清洗、晶圆传输三大模块组成,按照国际最先进的标准进行设计,能够满足集成电路晶圆制造中所有复杂平坦化工艺需求,包括STIILDcontactormetal line等;同时满足TSVMEMS等新领域的平坦化工艺要求,适用于主流半导体材料,包括氧化物、氮化物、硅、钨、铜、钽、铝等,以及特殊材料(如聚合物等)。

 

据悉,该套设备在交付前已经在公司进行3个批次近10000片工艺试验,性能指标经中芯国际测试可以满足工艺需求,已经达到设备进厂在线验证要求。在接下来的6个月里,200mm CMP设备要正式接受大生产的考验,设备的可靠性和一致性将经受严格考核。

作为集成电路制造七大关键设备之一,CMP设备是构造集成电路平坦化及多层互连结构的关键工艺设备,是集成电路制造进入0.35微米以下技术节点而引入的工艺技术,用于支撑集成电路制造特征线宽不断微细化对光刻景深的要求,目前CMP已经成为集成电路制造的标准工艺,而国产设备的应用还处于空白状态。

谈及CMP设备的重要性时,顾海洋博士解释说,CMP的原理是利用抛光液化学刻蚀和抛光垫机械摩擦的综合平衡作用,对晶圆表面材料进行精细去除。所以CMP在集成电路制造中的作用,首先是用于芯片制造前道工艺中的平坦化、器件隔离、器件构造,其次是芯片制造后道工艺的金属互连。同时,CMP是集成电路硅片制造表面精细抛光的重要工艺制程,也是实现集成电路3D TSV封装工艺的关键工艺手段。

顾海洋博士用一个浅显的例子来说明平坦化,如果把8英寸晶圆扩大到一个标准足球场的面积,在这个面积范围内,CMP平坦化效果最低点与最高点的高度差小于0.05mm,在22nm制造技术节点中,这个高度差仅有0.01mm。正是这高精尖的技术,让CMP设备成为工业母机中的“珠穆朗玛峰”。

 

产用合作典范

在国家02科技重大专项的支持下,凭借在电子工业专用设备领域的突出优势和技术积淀,2015年,电科装备45所积极承担了国家02专项课题“CMP后清洗及光学终点检测技术”的科研攻关任务。先后突破了10余项关键技术,完成技术改进50余项,申报国内外专利43项,取得CMP基础技术、应用工艺、核心零部件、整机等多项成果,逐渐形成了完整的CMP技术体系,涵盖了CMP主要核心技术,具备200mm300mmCMP工艺研发和客户工艺示范能力。 

当笔者问及为何要先做200mm CMP设备时,顾海洋博士表示,国际上主流CMP设备厂商,如美国的应用材料公司从2003年开始已经停止了200mm CMP设备生产,当时全球设备公司认为集成电路制造线逐步转向300mm制造线,国际主流设备公司纷纷转为主攻300mm设备市场。但是,从2010年开始,由于通信和移动市场中的LCD驱动、电源管理、指纹辨识等芯片的需求激增,特别是当今汽车、物联网芯片、MEMS器件和一些第三代半导体器件制造都是在200mm制造线上进行,全球集成电路行业在200mm晶圆厂容量和200mm设备方面都严重短缺,晶圆制造一直在寻求扩大200mm制造线的能力。 

中芯国际天津将要打造最大的8寸晶圆制造基地,月产158寸晶圆,对设备的需求非常大。但目前国际市场几乎没有任何新的200mm设备可用,就是二手的200mm设备,价格也是天天看涨。

电科装备就是瞄准这个巨大的场空间,主动找到中芯国际。你有情,我有意,双方一拍即合。在中芯国际工程师的大力配合下,从试验机型到商用机型,都非常高效的完成。

 

点评

首先,CMP进入中芯国际大生产线验证,是我国集成电路制造关键装备种类的突破,同时也表明我们装备制造单位能够抓住市场需求方向,面向市场需求进行产品开发的能力。

第二,提升了我们装设备制造单位研发集成电路制造设备的信心。

相信只要我们装备单位沿着用户需求的方向,通过各方面的支持,特别是我们集成电路制造单位的支持和互动,我们国家的集成电路装备产业将发展的越来越好。


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