电科装备首台CMP进入中芯国际大生产线，国产装备开始新征程

 赵元闯  芯思想

 2017年11月21日，从中芯国际天津厂传来一个振奋的消息：由中电科电子装备集团有限公司（以下简称“电科装备”）研发的国内首台拥有完全自主知识产权的200mm CMP（化学机械抛光）设备，进入中芯国际8寸大生产线进行产线验证。

国家“千人计划”CMP专家顾海洋博士表示，这是国产CMP设备首次进入集成电路大生产线验证，填补了国产设备产线验证的空白，推动着我国集成电路核心装备产业化迈上新征程。

据介绍，该套200mm CMP设备由抛光、清洗、晶圆传输三大模块组成，按照国际最先进的标准进行设计，能够满足集成电路晶圆制造中所有复杂平坦化工艺需求，包括STI、ILD、contactor、metal line等；同时满足TSV、MEMS等新领域的平坦化工艺要求，适用于主流半导体材料，包括氧化物、氮化物、硅、钨、铜、钽、铝等，以及特殊材料（如聚合物等）。

据悉，该套设备在交付前已经在公司进行3个批次近10000片工艺试验，性能指标经中芯国际测试可以满足工艺需求，已经达到设备进厂在线验证要求。在接下来的6个月里，200mm CMP设备要正式接受大生产的考验，设备的可靠性和一致性将经受严格考核。

作为集成电路制造七大关键设备之一，CMP设备是构造集成电路平坦化及多层互连结构的关键工艺设备，是集成电路制造进入0.35微米以下技术节点而引入的工艺技术，用于支撑集成电路制造特征线宽不断微细化对光刻景深的要求，目前CMP已经成为集成电路制造的标准工艺，而国产设备的应用还处于空白状态。

谈及CMP设备的重要性时，顾海洋博士解释说，CMP的原理是利用抛光液化学刻蚀和抛光垫机械摩擦的综合平衡作用，对晶圆表面材料进行精细去除。所以CMP在集成电路制造中的作用，首先是用于芯片制造前道工艺中的平坦化、器件隔离、器件构造，其次是芯片制造后道工艺的金属互连。同时，CMP是集成电路硅片制造表面精细抛光的重要工艺制程，也是实现集成电路3D TSV封装工艺的关键工艺手段。

顾海洋博士用一个浅显的例子来说明平坦化，如果把8英寸晶圆扩大到一个标准足球场的面积，在这个面积范围内，CMP平坦化效果最低点与最高点的高度差小于0.05mm，在22nm制造技术节点中，这个高度差仅有0.01mm。正是这高精尖的技术，让CMP设备成为工业母机中的“珠穆朗玛峰”。

产用合作典范

在国家02科技重大专项的支持下，凭借在电子工业专用设备领域的突出优势和技术积淀，2015年，电科装备45所积极承担了国家02专项课题“CMP后清洗及光学终点检测技术”的科研攻关任务。先后突破了10余项关键技术，完成技术改进50余项，申报国内外专利43项，取得CMP基础技术、应用工艺、核心零部件、整机等多项成果，逐渐形成了完整的CMP技术体系，涵盖了CMP主要核心技术，具备200mm及300mmCMP工艺研发和客户工艺示范能力。 

当笔者问及为何要先做200mm CMP设备时，顾海洋博士表示，国际上主流CMP设备厂商，如美国的应用材料公司从2003年开始已经停止了200mm CMP设备生产，当时全球设备公司认为集成电路制造线逐步转向300mm制造线，国际主流设备公司纷纷转为主攻300mm设备市场。但是，从2010年开始，由于通信和移动市场中的LCD驱动、电源管理、指纹辨识等芯片的需求激增，特别是当今汽车、物联网芯片、MEMS器件和一些第三代半导体器件制造都是在200mm制造线上进行，全球集成电路行业在200mm晶圆厂容量和200mm设备方面都严重短缺，晶圆制造一直在寻求扩大200mm制造线的能力。 

中芯国际天津将要打造最大的8寸晶圆制造基地，月产15万8寸晶圆，对设备的需求非常大。但目前国际市场几乎没有任何新的200mm设备可用，就是二手的200mm设备，价格也是天天看涨。

电科装备就是瞄准这个巨大的场空间，主动找到中芯国际。你有情，我有意，双方一拍即合。在中芯国际工程师的大力配合下，从试验机型到商用机型，都非常高效的完成。

点评

首先，CMP进入中芯国际大生产线验证，是我国集成电路制造关键装备种类的突破，同时也表明我们装备制造单位能够抓住市场需求方向，面向市场需求进行产品开发的能力。

第二，提升了我们装设备制造单位研发集成电路制造设备的信心。

相信只要我们装备单位沿着用户需求的方向，通过各方面的支持，特别是我们集成电路制造单位的支持和互动，我们国家的集成电路装备产业将发展的越来越好。