项目概述:化学机械抛光(CMP)为制备线宽在130纳米以下芯片的关键步骤之一,也是硅晶圆片,磁性硬盘等微电子产品的关键加工技术。该技术由IBM公司于上世纪八十年代开发,九十年代中期进入市场随后迅速得到普及。它的主要功能是使芯片的平面在镀膜后达到局部与全面的平坦化,从而使后续的光刻等工序得以高精度地进行。
上世纪末以来,随着铜工艺以及低k材料的导入,芯片的集成电路密度的越来越高,CMP工艺成为了芯片多层化加工中平坦化的标准步骤之一。CMP中的主要耗材为CMP抛光液,该产品技术要求非常高,目前全部由国外主要化学公司所生产。早期CMP抛光液中的主要成份为超高纯气象白碳黑(气相二氧化硅),随着集成电路密度的不断增高,目前正逐渐地被在低温或常温下合成的硅溶胶所取代。在改进CMP工艺的拉痕缺陷等方面,硅溶胶确实比白碳黑要优越的多,然而在传统的硅溶胶里含有大量的金属杂质(>10ppm),这些杂质在芯片的CMP加工中,不但会迅速扩散进入芯片造成污染,还会污染超净室里各种昂贵的仪器设备,故为硅溶胶CMP抛光液的最大缺陷。
在这种情况下,用全新工艺生产的超高纯硅溶胶进入人们的眼线,迅速引起重视并得到市场欢迎。 超高纯硅溶胶的生产原理于上世纪六十年代被发现,八十年代末该产品在日本得到产业化,但原来的销售不是很大,主要用在硅晶圆片的最后一步抛光上。随着CMP技术特别是铜线工艺的普及,超高纯硅溶胶越来越为人们所重视。根据芯片公司的预测,在芯片技术进入12英寸/65纳米以后,CMP抛光液中纳米颗粒的唯一选择将为超高纯的硅溶胶。然而,超高纯硅溶胶最大的缺陷就是价格昂贵($7/kg)。
目前全球只有一家日本公司可以量产,但近几年它的产量扩张迅速(去年该产品上的销售额为5000万美元)。虽然一些美国,德国公司也试图开发,但由于原料工艺等多种原因,价格/性能上无竞争力。要想低成本地生产超高纯硅溶胶,相关人士的公识是:唯一的办法是用中国的原材料在中国本土进行生产。然而由于中国相对来说薄弱的工业基础,高附加价值的微电子化工品主要为外国公司所垄断(国内的芯片或者硅晶圆厂商都是用的进口的CMP耗材),到目前为止,还没有人做过这方面的努力。
苏州纳迪微电子公司于2006年注册,经过努力,第一:我们掌握原料提纯技术,已将国产原料进行纯化,使杂质含量降低到PPB级(小于0.00001%)。第二:小规模地用国产的原料及设备成功地生产出了超高纯的硅溶胶,目前的产能为75kg/天。第三:样品经过南京大学,华东理工大学测试,无论是颗粒大小分布还是杂质含量都与日本产品无大差别,目前送往美国抛光液厂商做进一步的试用。第四:我们掌握副产品的回收再使用技术,因而可更低成本地生产。本公司的工艺中原料成本为RMB 18000/吨,可产出$10000价值的产品(注:不包括人工,水电以及设备折旧费用,产品价格按日本产品价格的七折计算,即:$5000/吨,共2吨)第五:该产品的生产不涉及废液废气的排放;第六:从超高纯硅溶胶出发,本公司在低温下烧制了超高纯石英玻璃管或容器,此乃中国首创(将在微电子,光纤等行业寻求应用)第七:正在申请专利(产品专利不涉及工艺专利)。