Entegris 先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用資深處長陳柏嘉在SEMICON China 2025期間舉辦的先進(jìn)材料論壇，發(fā)表了題為《整合式微污染控制在半導(dǎo)體制程中的關(guān)鍵角色》的主題演講。

接下來，就讓我們一起回顧這場干貨滿滿的演講，深入探索半導(dǎo)體制程中關(guān)鍵材料的創(chuàng)新歷程、微污染控制所面臨的挑戰(zhàn)，以及 Entegris 的解決方案如何精準(zhǔn)應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。

半導(dǎo)體工藝的變革離不開關(guān)鍵材料的推動

陳柏嘉處長首先帶領(lǐng)我們回顧了半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展歷程。從早期依賴光刻技術(shù)的進(jìn)步，到如今架構(gòu)從平面轉(zhuǎn)向 3D，每一次變革都離不開關(guān)鍵材料的推動。他指出，在 45 納米節(jié)點(diǎn)之前，通過縮放技術(shù)（scaling down）即可提升性能，但在此之后，介質(zhì)擊穿等問題逐漸浮現(xiàn)，超材料、新型金屬材料如鉬（Molybdenum）和釕（Ruthenium）等應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，后端制程中銅不再是最優(yōu)導(dǎo)體材料，而更為先進(jìn)的混合鍵合技術(shù)對表面平整度和界面可靠性也提出了更高要求。

微污染控制領(lǐng)域所面臨的三大挑戰(zhàn)

微污染控制是確保半導(dǎo)體制程良率和器件性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。陳柏嘉處長詳細(xì)闡述了微污染控制的三大難點(diǎn)：材料純度控制、預(yù)防交叉污染，以及污染檢測。

材料純度控制

隨著制程技術(shù)進(jìn)步，材料純度要求不斷提高，不僅要嚴(yán)格控制高分子量和低分子量有機(jī)物，陰離子、電荷、水分和氧氣等也需納入考慮范圍。

材料中的雜質(zhì)控制也愈發(fā)困難，從ppt（萬億分之一）級別邁向 ppq（千萬億分之一）級別。這就好比尼亞加拉大瀑布一天的流量中僅僅混進(jìn)了一滴污染物，那其雜質(zhì)含量就超標(biāo)了，可見其難度之高。

預(yù)防交叉污染

制程中微污染源無處不在，包括顆粒、金屬雜質(zhì)、非揮發(fā)性殘留物、氣態(tài)分子污染物（AMC）等。

污染源頭頗為廣泛，潔凈室內(nèi)的建筑材料、設(shè)備、操作人員及工藝過程本身都可能成為污染源頭。

以N3節(jié)點(diǎn)為例，若要維持80%的良率，在最關(guān)鍵的工藝步驟中，每片12英寸晶圓上大于3納米的顆粒數(shù)量不能超過7個(gè)。如果把整個(gè)中國比作一片12英寸晶圓，那么直徑為3納米的顆粒，其大小相當(dāng)于一枚500元的熊貓紀(jì)念幣。這也就是說，要維持N3節(jié)點(diǎn)的良率，在廣袤的中國領(lǐng)土上，超過500元熊貓紀(jì)念幣大?。ㄖ睆綖?2毫米）的數(shù)量不能超過7個(gè)。這種級別的精準(zhǔn)控制難度之大，不言而喻。

污染檢測

污染檢測手段存在局限性，不同技術(shù)節(jié)點(diǎn)下，檢測設(shè)備能看到的顆粒尺寸跟不上實(shí)際控制需求，如90納米節(jié)點(diǎn)時(shí)檢測設(shè)備只能看到60納米顆粒，28納米節(jié)點(diǎn)時(shí)只能看到26納米顆粒。

需借助額外過濾、純化等控制手段彌補(bǔ)檢測不足，確保微污染控制的有效性。

以整合式方法應(yīng)對微污染挑戰(zhàn)

Entegris的經(jīng)驗(yàn)分享

Entegris憑借在先進(jìn)材料解決方案和材料純度領(lǐng)域的深厚專長，以及在微污染控制方面60余年的深厚積累，為客戶提供久經(jīng)市場驗(yàn)證的解決方案。

Entegris的微污染控制解決方案涵蓋了半導(dǎo)體制造的多個(gè)工藝，包含光刻、蝕刻和化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）等。在演講中，Entegris詳細(xì)介紹了這些工藝中的最佳實(shí)踐。以CMP為例：

-選擇性過濾。在CMP工藝，研磨過程需要依賴顆粒來實(shí)現(xiàn)，因此過濾需精準(zhǔn)平衡：既要選擇性地去除可能造成不必要劃痕的大顆粒，同時(shí)保留用于拋光的工件顆粒。

-除了去除大顆粒，小顆粒也必須被移除。早期行業(yè)主要關(guān)注去除會造成劃痕的大顆粒，但隨著制程技術(shù)的發(fā)展，同步移除小顆粒變得越來越重要。這些小顆粒在制程檢測儀器中難以被發(fā)現(xiàn)，但在后續(xù)的沉積制程中可能會被放大，最終變成缺陷。

-過濾器的孔徑選擇并非越緊越好，需要綜合考慮性能與需求。在CMP過程中，過緊的過濾器可能會導(dǎo)致顆粒凝結(jié)，反而產(chǎn)生更大的問題。

-Post-CMP的清洗階段也是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。小顆粒由于更容易吸附在襯底表面，難以被去除，因此除了在過濾步驟將其去除之外，在Post-CMP階段也需要采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)一步去除這些小顆粒。

在演講最后，陳柏嘉處長總結(jié)道：“對于微污染控制，我們不僅要控制材料本身的微污染，還要關(guān)注和控制制程中的微污染。同時(shí)，為了確保業(yè)務(wù)達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)，微污染控制不能僅依賴單一方法，而是需要整合式的方法，從不同角度共同應(yīng)對挑戰(zhàn)?！?/p>

長期以來，Entegris憑借在材料科學(xué)和材料純度方面的積累，為客戶提供端到端的解決方案，助力各類客戶優(yōu)化產(chǎn)品良率，提升生產(chǎn)效率并加速產(chǎn)品上市。