2020-02-24小刘科研笔记之几种常见的研磨抛光液的优劣势分析

研磨抛光是半导体加工过程中的一项重要工艺， 主要应用于半导体表面进行加工， 研磨液、抛光液是影响半导体表面质量的重要因素。

研磨是半导体加工过程中的一项重要工艺， 它主要是应用化学研磨液混配磨料的方式对半导体表面进行精密加工， 这种化学研磨工艺几乎涉及到半导体制程中的各个环节， 研磨液是影响半导体表面质量的重要因素。

对于研磨工件产品，品种多；可选择不同程度效果的氧化铝研磨液，研磨速度快可减省研磨时间，提高生产效率，作业后工件表面比较平滑。

加油或者加水稀释使用，有效，方便，无污染，不腐蚀等特点。其中金刚石颗粒硬度好，粒度均匀，磨削效果好。

用于在蓝宝石衬底的研磨和减薄的研磨液，蓝宝石研磨液利用聚晶金刚石的特性，在研磨抛光过程中保持高切削的效率，同时不易对工件产生划伤。

（1）切力较稳定，性价比高；

（2）铝为电和热的良导体，而氧化铝则是电与热的绝缘体；

（3）具有良好的研磨稳定效果；

（4）品种多，可以进行粗磨和细磨，视半导体材质而定；

（5）适用作为Inp、GaAs半导体的研磨液。

  分散稳定性不好、易团聚、易沉淀。

（1）金刚石磨料是研磨硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃等高硬度材料的理想原料；

（2）蓝宝石研磨液是蓝宝石衬底的研磨和减薄、光学晶体、硬质玻璃和晶体、超硬陶瓷和合金、刺头、硬盘、芯片领域的研磨；

（3）不适用于Inp、GaAs。

CMP抛光液( chemical mechanical polishing化学机械抛光，简称CMP)是平坦化精密加工工艺中超细固体研磨材料和化学添加剂的混合物，CMP抛光液一般由提供研磨作用的超细固体粒子如纳米级SiO2、Al2O3粒子等和提供腐蚀溶解作用的表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。

广泛用于各类集成电路、半导体、蓝宝石、LED行业及其他领域的抛光过程，用来辅助抛光、保护硅片等材料免受划伤，因此在芯片的制备过程中是离不开它的。

①.氧化铝抛光液：晶向稳定、硬度高、颗粒小且分布均匀；磨削力强、抛光速率快、镜面效果好；抛光液不易沉淀。

②. 氧化硅抛光液：

（1）分散性好。

（2）粒径分布广泛：5-100nm。

（3）适合与各种抛光垫、合成材料配合抛光使用。

（4）适用硅晶圆、蓝宝石等半导体及衬底材料的粗抛和精抛，抛光后易清洗，表面粗糙度低。

③ 白刚玉抛光液：纯度高、耐酸碱腐蚀、耐高温、热态性能稳定它硬度略高于棕刚玉，韧性稍低，自锐性好、磨削能力强、发热量小、效率高、热稳定性好。

优势在于

（1）氧化铝抛光的抛光速率快、二氧化硅抛光液易清洁。

（2）氧化铝抛光液良好的微粒形状，纯度高、磨削力强，表面粗糙度5-15nm。

（3）二氧化硅抛光液表面粗糙度低，而且抛光后易清洗，适用于二次抛光解决脏污。

（4）如图下氧化铝抛光液结合二氧化硅抛光液的效果图。

劣势在于： 氧化铝抛光液异常多，比如橘皮现象、表面出现白点现象；二氧化硅抛光液抛光过程中易产生结晶，对硬底材料抛光速率低。

白刚玉微粉可用做触媒体，绝缘体以及精密铸造砂等。

不积珪步，无以至千里；不积细流，无以成江海。做好每一份工作，都需要坚持不懈的学习。

梳理半导体上游材料公司芯片的上游材料，其实在介绍国家基金二期的文章里也简单提到过。今天我们再做一次物质面的全面梳理。半导体材料包括光刻胶、靶材、特殊气体等。，这个应该很多朋友都知道。目前这些半导体材料只有15%左右是国产的。在国外封锁相关产业链的情况下，国内替代仍然是重点。从机构披露的报告来看，半导体上游材料的报告数量在增加，未来国产化趋势仍将持续。这些材料可分为三类:基础材料、制造材料和包装材料。基本材料基本上，材料可以分为硅片和化合物半导体。硅片是集成电路制造过程中最重要的原材料。相关上市公司:上海新阳、晶盛机电、中环股份。化合物主要指砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)和碳化硅(sic)等。最近热炒的氮化镓也在其中，所以并不新鲜。上市公司:三安光电、文泰科技、海特高新、士兰威、福满电子、耐威科技、海陆重工、云南锗业、赣兆光电等。制造材料。制造材料可分为六大类:电子专用气体、溅射靶材、光刻胶、抛光材料、掩膜、湿式电子化学品。电子特种气体特种气体是特种气体的一个重要分支，是集成电路(ic)、显示面板(LCD、有机发光二极管)、光伏能源、光纤电缆等电子工业生产中不可或缺的原料。它广泛应用于薄膜、光刻、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺中，其质量对电子元器件的性能有重要影响。相关上市公司:华特燃气、雅克科技、南大光电、杭氧股份。溅射靶在高科技芯片产业中，溅射靶材是VLSI制造的必备原材料。它利用离子源产生的离子在高真空中加速聚集形成高速离子束，轰击固体表面。离子与固体表面上的原子交换动能，使得固体表面上的原子离开固体并沉积在基底表面上。被轰击的固体是溅射沉积薄膜的原料，称为溅射靶。靶材是溅射工艺的核心材料。目前a股市场从事溅射靶材的上市公司只有四家:阿诗创、友研新材、江峰电子、龙华科技。光刻胶光刻胶是电子领域微图形加工的关键材料，在半导体、LCD、PCB等行业的生产中发挥着重要作用。光刻胶是通过光化学反应将所需精细图形从掩膜版转移到加工基板上的图形转移介质，是光电信息产业中精细图形电路加工的关键材料。上市公司:南大光电、李强新材料、景瑞、荣达光敏、金龙机电、飞凯材料、江华微等光泽剂一般指cmp化学机械抛光工艺中使用的材料，一般可分为抛光垫、抛光液、调节剂和清洁剂，其中前两者最为关键。抛光垫的材料一般为聚氨酯或含饱和聚氨酯的聚酯，抛光液一般由超细固体颗粒磨料(如纳米二氧化硅、氧化铝颗粒)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。上市公司:鼎龙(抛光垫)、安吉科技(抛光液)。掩模板又称光掩模、光掩膜、光刻掩膜，是半导体芯片光刻工艺中设计图案的载体。上市公司:菲利帕和应时。湿电子化学品又称超净高纯试剂，是指半导体制造过程中使用的各种高纯化学试剂。上市公司主要包括:多氟多、景瑞、江华微。包装材料封装材料可细分为六大类:芯片键合材料、键合线、陶瓷封装材料、引线框架、封装基板和切割材料。芯片键合材料是一种利用键合技术将芯片与基底或封装基板连接起来的材料。上市公司:飞凯材料、宏昌电子陶瓷封装材料是一种电子封装材料，用于承担电子元器件的机械支撑、环境密封和散热等功能。相关上市公司:三环集团封装基板是封装材料中最昂贵的部分，主要起到承载保护芯片，连接上层芯片和下层电路板的作用。相关公司:兴森科技、深南电路键合线，半导体用键合线，用于焊接连接芯片与支架，承担芯片与外界的关键电连接功能。相关上市公司主要有:康强电子引线框架作为半导体的芯片载体，是通过键合线实现芯片内部电路端子与外部电路(pcb)之间的电连接，形成电气回路的关键结构部件。相关上市公司:康强电子材料切割，目前主流的切割方式分为两类，一类是用划线系统切割，一类是用激光切割。相关上市公司主要有:戴乐新材料2018年，全球半导体材料销售额为519亿美元，占比矩阵材料(23.4%)、制造材料(38.7%)和封装材料(28%)。

衬底与外延片晶圆片的关系：

晶圆制备包括衬底制备和外延工艺两大环节。 

衬底（substrate）是由半导体单晶材料制造而成的晶圆片，衬底可以直接进入晶圆制造环节生产半导体器件，也可以进行外延工艺加工生产外延片。 

外延（epitaxy）是指在单晶衬底上生长一层新单晶的过程，新单晶可以与衬底为同一材料，也可以是不同材料。

外延是半导体工艺当中的一种。在bipolar工艺中，硅片最底层是P型衬底硅（有的加点埋层）；然后在衬底上生长一层单晶硅，这层单晶硅称为外延层。

再后来在外延层上注入基区、发射区等等。最后基本形成纵向NPN管结构：外延层在其中是集电区，外延上面有基区和发射区。外延片就是在衬底上做好外延层的硅片。因有些厂只做外延之后的工艺生产，所以他们买别人做好外延工艺的外延片来接着做后续工艺。

产品简介：

半导体制造商主要用抛光Si片（PW）和外延Si片作为IC的原材料。20世纪80年代早期开始使用外延片，它具有标准PW所不具有的某些电学特性并消除了许多在晶体生长和其后的晶片加工中所引入的表面/近表面缺陷。

历史上，外延片是由Si片制造商生产并自用，在IC中用量不大，它需要在单晶Si片表面上沉积一薄的单晶Si层。一般外延层的厚度为2～20μm，而衬底Si厚度为610μm（150mm直径片和725μm（200mm片）。

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