芯片可以說是我國戰略發展行業“卡脖子”的重災區，由于外部限制和技術封鎖，加上國家在這個領域耕耘的時間尚短，如何在核心制程取得關鍵突破（如國產替代），成為當下相關產業界最炙手可熱的話題。今天我們非常榮幸的邀請到了珠海立之億新材料有限公司的韋家謀博士，來為我們講講有關芯片拋光的那些事兒。

Q：韋博士，可以給我們介紹一下芯片拋光氧化鋁、硅溶膠和氧化鈰的優勢及使用范圍嗎？

A：其實這三種材料基本上可以把拋光領域覆蓋完畢了。這三種材料有各自的一些優點和缺點，基本上每一個都有自己擅長的應用方向。

首先談談氧化鋁。它本身是阿爾法相的氧化鋁，質地偏硬，那么它就非常適合作為磨料在一些硬質的材料上面進行使用，例如陶瓷拋光、金屬拋光、碳化硅襯底拋光。與此同時，它也存在一些問題，它的問題就是它太硬了，很容易在拋光時產生劃痕。那這個因素就導致它不太能夠保證產品的表面質量，因為它連普通的粗糙度低于2nm可能都挺難達到的。

再來說一下硅溶膠。硅溶膠可以把分散性做的很好，顆粒做的非常的規則。球形的、其他形狀的硅溶膠基本上都可以做出來。這是它的一個好處。其次，它可以把純度做很高。那這一點對純度要求非常嚴格的行業就非常的友好。比如半導體，半導體就對純度的要求非常高，那么硅溶膠在實際應用中，就可以用在硅片襯底的拋光、碳化硅襯底的精拋還有半導體制程里面導電層的拋光。

最后，我們說一下氧化鈰。氧化鈰這個材料非常非常特別，因為它是一個稀土材料，它有著獨特的外電子層結構，它的外電子層的電子可以在能量比較低的情況下，實現電子層結構的一個躍遷，就是從一個價態到另一個價態。它是可以自己自發的去形成這樣的一個現象的，這是它非常好的一個優點。我們在CMP拋光里面之所以用氧化鈰，是因為它有著非常好的氧化性、腐蝕性。它在與硅片類型、硅基類型相關的一些領域里面，應用是比較廣泛的。例如硅片、玻璃晶圓、石英玻璃，都是可以用氧化鈰來進行拋光的，它們都是跟硅或者是跟二氧化硅相關的領域。氧化鈰這個材料有一個特點，它非常容易跟硅或者氧化硅表面層形成硅氧鈰這樣的一個結構，這個結構就很容易在拋光過程中實現去除。所以它在硅相關的一些領域，它切削的速率就會非常高。它的腐蝕層非常的小，在被切削去除的時候就能夠達到非常好的、原子級別的這樣的一個表面精度。在石英類型或硅片類型的場景里面氧化鈰是能夠兼顧切削速率和表面質量的。除此之外，氧化鈰是可以應用于半導體制程里面STI層的，就是淺溝道這層。那這一層它對整個芯片的后續的堆積是非常關鍵的。就目前來說，我認為氧化鈰可能算是國內半導體CMP里面最難做的一個材料了。

Q：如果氧化鈰在硅片襯底技術上有所突破，您認為氧化鈰相較硅溶膠有什么優勢或創新點嗎？

A：如果折換成一定濃度的情況下來講，那么氧化鈰的成本和售價肯定是比硅溶膠高的。但是，現在市場上面或者說在技術上面，聽到的一些討論就是說，氧化鈰可以通過把濃度做到更低來均衡。一般來說，硅溶膠在硅片襯底上拋光的最低的濃度是在2%到5%這個范圍，不能再往下降低了，因為再低的話就沒有切削效果了。那么氧化鈰有可能做到濃度在1%以下，雖然說氧化鈰的單價會比較高，但是它配成液的量更大，有可能能把整個這種單價給它壓下來，這是有希望的。但是前提是要解決拋光速率和純度的問題。

Q：可以談談納米氧化鈰在半導體拋光領域的一些應用嗎？

A：就剛剛我們也簡單的去說了幾個方向，我們現在著重的說一下這個。我剛開始做納米氧化鈰的時候是想往硅片襯底拋光這個領域發展的。但是后來發現這個領域不管是工藝路徑、客戶使用和客戶體驗都已經很完善了。總體看下來，硅溶膠在硅片襯底拋光上是占主流的，基本上是可以拿到100%的份額的，其他的材料在基本上是沒有辦法進入的了。雖然氧化鈰從目前來看很難在這樣的一個領域跟硅溶膠進行比擬，但是如果大家對這塊的研究不斷的加深，在達到跟硅溶膠同樣的拋光效果的情況下，有可能能將氧化鈰的濃度降到1%以下，那么成本這塊就可能可以降下來。但這個需要進一步的研究與開發。這是硅片襯底比較大的一個方向。那在碳化硅襯底拋光用氧化鈰來替代硅溶膠作為一個精拋液，我認為這個領域是可行的。因為氧化鈰比硅溶膠的拋光速率更高，而表面質量可以做到相當的程度，（粗糙度）Ra值等于0.1nm，我認為它是可行的，可以做得到的。這是氧化鈰的另外一個應用方向。第三個就是半導體制程里面STI層的拋光。這個基本上是氧化鈰獨家，其他材料都不能做。這是它的一個特殊的行業。但是不是所有的氧化鈰，它都可以用到這個行業里頭。因為STI層的拋光是有一些特殊的要求，它對拋光速率、表面質量這些都是非常非常嚴格的。其實我認為氧化鈰還有一些新的應用方向，例如跟半導體相關的一些玻璃晶圓、玻璃襯底、玻璃基板、硅基板和器械材料。我認為這也是它后續的一個發展方向。

Q：能和我們談談國內外在拋光液磨料方面的差距嗎？

A：其實國內的磨料相對于日本或是美國生產出來的磨料，主要是在產品性能和批次穩定性上會有一些差別，我們的批次穩定性、磨料的均一性不如他們。在這方面我覺得不是說我們立之億一家企業做好了就可以了，我們需要國內其他的一些同行一起在這樣的領域里面做好。我們通過相互的競爭、交流，讓大家螺旋式的往上走。通過這樣的方式，我們才能夠把磨料或者說高端粉體這樣的一個行業做得更好。

非常感謝韋家謀博士的解答，讓小編受益匪淺！相信很多朋友也會因為韋家謀博士的這一段采訪而對拋光領域的磨料方面有所了解。如果想了解更多關于拋光領域的資訊，歡迎參加粉體圈在8月25日—26日于無錫舉辦的2024年全國精密研磨拋光材料及加工技術發展論壇！

粉體圈 Alice