在半導體制造、光電顯示、生物醫療高端器械以及航空航天等對微觀精度與表面完整性要求嚴苛的高端制造領域,精密研磨拋光技術是保障核心部件性能、可靠性與良率的關鍵工藝,其發展與創新的步伐,直接決定了這些戰略性產業鏈的核心競爭力與升級潛力。著眼于突破當前技術極限、應對復雜材料加工挑戰以及加速國產高端替代的迫切需求,2025年精密研磨拋光材料及加工技術發展論壇在7月24-25日于東莞喜來登大酒店成功舉辦。
此次論壇匯聚了眾多行業專家學者,聚焦精密研磨拋光材料與工藝的最新研究進展及產業化趨勢深入討論,尤其深度剖析了半導體制造領域的超精密拋光難題,包括適用于集成電路、晶圓襯底、先進光掩模基板等核心器件的前沿材料與技術解決方案。
精彩回顧
24日簽到日當晚,圍繞“原子級平面平坦化拋光設備與材料創新”為主題的圓桌論壇在會議酒店四樓M7會議室順利開展,該活動由北京工業大學的教授級實驗師梅燕博士主持,各與會專家圍繞支撐原子級表面平坦化要求的加工手段以及不同代際半導體原子級拋光的國內與國外的技術差距展開激烈探討,并分享了各自在原子級表面平坦化技術上的研究進展。此外,不少專家提出把高校研究與企業生產有機結合的研發路線,以推動技術成果轉化,為企業生產提質增效。
25日,本次論壇的重頭戲技術交流環節火熱展開。逾200名參會者齊聚一堂與報告專家們在場內互動踴躍;同期,30家企業在展示區內各展所長,全方位呈現從核心材料到生產、檢測設備等精密研磨拋光前沿科技產品。
以下是本次論壇的報告亮點總結:
報告1:半導體材料的現狀與發展趨勢
報告人:林健 首席專家、秘書長 中國電子科技集團第46研究所、中國電子材料行業協會半導體材料分會
該報告是對半導體產業的總括性報告,不僅系統梳理全球與中國市場的產業現狀、競爭格局、技術動向及市場規模,重點分析化學機械拋光(CMP)材料的國內外發展態勢,而且詳細闡述硅、砷化鎵、磷化銦、碳化硅、氮化鎵、氧化鎵等第一至四代半導體材料的發展進程,對比分析其國內外制備技術、市場供應及應用現狀。最后,還揭示半導體關鍵技術發展趨勢,并對未來市場出貨量進行預測。
報告2:納米磨料在集成電路化學機械平坦化過程中的應用
報告人:何彥 剛博士、副研究員 河北工業大學
納米磨料是精密拋光的核心材料,系統掌握其在CMP工藝中的應用特性對生產、研發及產業化至關重要。何彥剛博士從材料去除率、片內均勻性、選擇比、粗糙度及片間一致性等關鍵CMP性能參數為出發,深入剖析拋光液組分功能及作用機制,重點闡釋氧化硅、氧化鈰與氧化鋁磨料的核心性能要求,并科學論證這些參數與產品良率、可靠性之間的內在關聯機制,為產業鏈上下游構建了明確的技術邏輯框架。
報告3:先進掩模版用石英基板拋光液的研究和應用
報告人:汪為磊 博士、研發總監 上海新安納電子科技有限公司
基于半導體產業國際博弈背景,汪為磊博士聚焦先進掩模版用石英基板的核心性能需求,針對其CMP工藝痛點,介紹了新安納突破性采用改良Stober法制備的ppb級超高純SiO?磨料以及目前正在小試驗證、性能可對標國際水準的納米氧化鈰磨料。據汪博士透露,目前依托電子級納米材料合成-表面改性-應用開發三位一體技術體系,新安納正在進行電子級磨料、襯底拋光液、IC拋光液等重點產品部署。
報告4:液相顆粒原位觀察與分析技術用于拋光液的檢測
報告人:周煒 產品負責人 衛利國際科貿(上海)有限公司
CMP拋光液中微納顆粒的識別與監測,是提升工藝水平的關鍵環節。周經理介紹了衛利國際納米至微米尺寸液態顆粒檢測/觀察產品:包括可實現液相顆粒快速制樣、原位觀察的Starter Kit和全自動影像分析分析設備AI Imager。這兩款產品協同應用于拋光液顆粒的檢測與分析,可為CMP拋光液嚴格的質量控制與持續的工藝優化提供了堅實的技術保障。
報告5:多能場輔助的原子級化學機械超精密拋光技術
報告人:王永光 教授、博士生導師 蘇州大學
突破高效無損的GaN/SiC CMP工藝瓶頸,是當前第三代半導體產業發展的核心挑戰。 針對這一迫切需求,王永光教授團隊在電化學機械拋光、激光輔助CMP、超聲振動輔助CMP(UV-CMP) 等多能場輔助原子級超精密拋光(CMP)技術進行了深入研究,本次報告中,王教授重點剖析上述技術的作用機制,并詳細闡述了團隊在相關方向取得的最新研究突破與成果,旨在深入揭示原子尺度拋光原理,系統性破解第三代半導體量產中的拋光效率壁壘。
報告6:三代半導體單晶碳化硅基片超精密加工技術
報告人:高尚 教授、博士生導師 大連理工大學
如何平衡高去除率、低損傷與低缺陷是當前 SiC精密研磨拋光技術面臨的重要挑戰,高尚教授團隊在報告中首先對單晶碳化硅基片高效低損傷磨削技術機理進行了深入研究,通過建立磨削損傷深度預測模型,確定了高效低損傷磨削工藝方案,同時明確了工藝參數。在CMP拋光方面,高尚教授則闡明了包括磨料、分散劑等多種影響拋光效果的因素,并分享了性能比肩進口的SiC粗拋液和精拋液。這兩項成果為單晶碳化硅基片的高效低損傷磨削和超光滑表面高效拋光提供了完整的技術方案。
報告7:集成電路硅晶圓CMP精密磨料技術
報告人:武左佐 博士、副研究員 浙江大學上虞半導體材料研究中心
CMP拋光的本質是拋光質量與拋光效率的平衡過程,而拋光液作為既影響拋光質量,又影響拋光效率的重要耗材,對其中的磨料進行研究十分必要。武左佐博士在報告中指出形貌和異形度的精確調控是解決CMP精密磨料技術“卡脖子”技術難題的關鍵之一,揭示非球形磨料通過異形結構設計提升拋光性能的機制,并展示浙江大學上虞半導體材料研究中心在“馬鈴薯狀”與“曲奇狀”異形磨料制備技術上的突破性進展。
報告8:氧化鈰拋光機理探討
報告人:蕭桐 研發總監、高級工程師 深圳君鋮芯半導體材料有限公司
氧化鈰可利用獨特的Ce3?/Ce??氧化還原循環與氧空位活性,進行“化學-機械”協同作業。蕭桐總監在報告中深入探討氧化鈰這種獨特的拋光機理,并基于氧化鈰的基本結構,分析八面體、截角八面體形狀以及不同結晶子徑對拋光效果的影響,最后介紹如何在合成過程中調控氧化鈰的形貌。
報告9:單晶SiC磁控-芬頓反應MRE拋光墊拋光性能研究
報告人:路家斌 教授、博士生導師 廣東工業大學
單晶SiC晶圓的使用對表面幾何完整性、表層性能完整性提出了極高的要求,但其高硬度、高強度、高化學穩定性增加了傳統CMP加工的難度。在報告中,路教授創新性地提出了結合磁流變彈性體(MRE)拋光墊的磁控-芬頓反應耦合實現單晶SiC晶圓拋光的解決方案,該方案以融合了有機硅與聚氨酯優勢的硅改性聚氨酯基體為支撐,并配套磁控-芬頓工藝優化方法,系統性攻克單晶SiC超精密加工瓶頸。最后,路教授還分享了團隊的可控壓力軟硬結合拋光盤、孔隙游離磨粒拋光盤等其他創新研發工作。
報告10:研磨拋光材料粒度與電位檢測方法及影響因素
報告人:甘維琛 應用工程師 丹東百特儀器有限公司
在拋光液(劑)體系中,研磨拋光材料(磨粒)的粒度是決定材料去除率和最終表面粗糙度的最直接因素,甘維琛工程師系統梳理粒度與電位檢測在拋光材料領域的應用價值,重點解析靜態激光散射法、動態激光散射法及電泳光散射法等檢測技術,并針對激光粒度檢測結果深入解析顆粒折射率、顆粒吸收率、分散介質、超聲強度與時間、分散劑選擇及遮光率等關鍵參數對結果的影響,為行業粒度檢測標準化提供理論與實踐參考。
報告11:鈰基稀土拋光材料的可控制備及拋光性能調控
報告人:李曉佩 研究室主任、高級工程師 包頭稀土研究院稀土拋光材料研究室
鈰基稀土拋光材料形貌、粒度、硬度、化學活性對于材料去除率與平整度有著重要的影響。在報告中,李主任通過研究拋光粉的形貌、粒度、硬度等物理性能與拋光性能的關系,優化了篩選制備方法,同時通過控制磨料組分及制備條件,有效調控磨料與硅片間的相互作用,提高了拋光磨料的材料去除率,為高效拋光磨料的制備提供了新思路。最后,李主任同步優化了分散劑、pH、固含量氧化劑等多參數體系,實現漿料高懸浮穩定性與拋光動力學可控性。
報告12:半導體磨料技術發展與創新初探
報告人:倪自豐 博士、副教授 江南大學
化學機械拋光(CMP)是實現原子級光滑表面的核心科技,而作為CMP的“靈魂”,磨料對拋光質量和拋光效率有著重要的作用。倪博士首先分別介紹了二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)二氧化鈰(CeO2)、金剛石等磨料的發展趨勢以及應對先進節點挑戰與前沿創新,接著針對磨料的尺寸、形貌、硬度提出創新方向,并介紹核殼結構磨料、摻雜改性磨料、智能響應磨料等新型磨料的核心設計思路和制備手段,最后倪博士結合當前工業發展的綠色化、智能化趨勢,分享了磨料回收、磨粒加工智能系統等新型技術。
報告13:高制程掩模基板襯底精密加工技術與裝備
報告人:方媛媛 博士、高工 中國科學院上海光學精密機械研究所
掩模基板(Blank)作為掩模版制作的“底片 ” ,性能好壞直接影響下游制品良品率,但當前國內高階掩模基板供應全部依賴進口,形成“卡脖子”局面。為此,方媛媛博士在報告中詳細介紹了她在高階掩模基板的高效高平面度穩定、可控加工技術、配套拋光裝備及工藝研發上取得的相關進展,滿足6025基板用石英襯底的高平面度制造要求。
報告14:半導體集成電路中多峰樣品及寬分布樣品粒徑測量技術探討
報告人:黨金貴 銷售經理 儒亞科技(北京)有限公司
CMP拋光液對于大顆粒的敏感程度極高,異常大顆粒或團聚都可能導致材料表面拋光不均或者劃傷。黨金貴經理重點進行半導體集成電路領域拋光液中多峰樣品和寬粒徑分布樣品做出不同技術的對比,并分享了CPS納米粒度分析儀的優勢及其在拋光材料和其他一些材料的應用解決方案。
報告15:碳化硅的CMP材料整體解決方案
報告人:喬永彪 銷售總監 浙江博來納潤電子材料有限公司
單晶SiC的極端硬度與近乎完美的化學惰性,使得要高效制備滿足超精密表面要求的襯底異常困難。喬永彪總監系統解析了碳化硅襯底切片-研磨-拋光全制程技術鏈,重點強調CMP作為唯一實現全局平坦化的關鍵技術,在碳化硅襯底拋光中的必要性,并詳細介紹了博來納潤針對碳化硅的CMP材料整體解決方案,包括高精度拋光液、專用拋光墊等。
報告16:綠色稀土CMP拋光液的研制
報告人:梅燕 博士、教授級實驗師 北京工業大學
梅燕教授自2003年一直投身于我國稀土鈰基CMP拋光磨料及拋光液的研究。本次報告中,梅燕教授首先介紹了以碳酸鈰為原料焙燒制成的二氧化鈰產物的物化性能,接著重點傳統分散劑的作用機制與局限性,鈉的碳酸鹽、鋰的碳酸鹽等新型分散劑帶來的性能突破,以及分散劑的優化篩選策略等,通過系統解析,闡述如何通過二氧化鈰拋光液開發,解決拋光精度、穩定性、工藝兼容性及缺陷控制等核心矛盾。
報告17:半導體材料與集成電路拋光中的磨粒與應用
報告人:林杰 研發總監 寧波贏晟新材料有限公司
CMP是實現集成電路芯片制造的關鍵核心工藝之一,而納米磨粒則是CMP拋光液的核心技術與制高點,但當前超高純CMP納米磨粒被國外壟斷,我國面臨嚴峻的戰略風險。林杰總監首先介紹了CMP拋光液與材料的市場發展趨勢與前景,介紹氧化鋁、氧化硅、氧化鈰等常見拋光磨粒的特性及在CMP拋光液的應用,隨后,他重點聚焦贏晟新材在超高純納米氧化鈰和高純納米氧化鋁核心制備技術上的的優勢,包括對粒徑、形貌、表面活性的精準控制。
結語
本次論壇聚焦精密研磨拋光技術的創新與產業化,直面半導體、光電顯示等高端領域的“卡脖子”難題,并重點就原子級表面平坦化以及先進精密研磨拋光技術國產替代方案上展開深度探討,不僅為推動國產高端制造技術奠定了堅實基礎,更彰顯了中國在精密制造領域加速實現自主可控的決心。在此,我們衷心感謝所有與會專家的鼎力支持,以及各企業代表帶來的實用解決方案分享和產品展示,正是各界不懈努力,讓本次論壇得以圓滿舉辦成功。未來,希望粉體圈希望與各位繼續攜手,共同塑造國產高端制造的全球競爭力。
東莞精密研磨拋光論壇
作者:粉體圈
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