57
2017 年 11 月 21 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 STI、ILD、contactor、metal line 等；同时满足 TSV、MEMS 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 200mm 及 300mmCMP 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 15 万 8 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。
本文授权转载自“芯思想”，如需转载请联系“芯思想”微信公共帐号。
