Entegris精彩亮相SEMICON China 2025

Entegris 先进技术应用资深处长陈柏嘉在SEMICON China 2025期间举办的先进材料论坛，发表了题为《整合式微污染控制在半导体制程中的关键角色》的主题演讲。

接下来，就让我们一起回顾这场干货满满的演讲，深入探索半导体制程中关键材料的创新历程、微污染控制所面临的挑战，以及 Entegris 的解决方案如何精准应对这些挑战。

半导体工艺的变革离不开关键材料的推动

陈柏嘉处长首先带领我们回顾了半导体技术的发展历程。从早期依赖光刻技术的进步，到如今架构从平面转向 3D，每一次变革都离不开关键材料的推动。他指出，在 45 纳米节点之前，通过缩放技术（scaling down）即可提升性能，但在此之后，介质击穿等问题逐渐浮现，超材料、新型金属材料如钼（Molybdenum）和钌（Ruthenium）等应运而生。同时，后端制程中铜不再是最优导体材料，而更为先进的混合键合技术对表面平整度和界面可靠性也提出了更高要求。

微污染控制领域所面临的三大挑战

微污染控制是确保半导体制程良率和器件性能的关键环节。陈柏嘉处长详细阐述了微污染控制的三大难点：材料纯度控制、预防交叉污染，以及污染检测。

材料纯度控制

随着制程技术进步，材料纯度要求不断提高，不仅要严格控制高分子量和低分子量有机物，阴离子、电荷、水分和氧气等也需纳入考虑范围。

材料中的杂质控制也愈发困难，从ppt（万亿分之一）级别迈向 ppq（千万亿分之一）级别。这就好比尼亚加拉大瀑布一天的流量中仅仅混进了一滴污染物，那其杂质含量就超标了，可见其难度之高。

预防交叉污染

制程中微污染源无处不在，包括颗粒、金属杂质、非挥发性残留物、气态分子污染物（AMC）等。

污染源头颇为广泛，洁净室内的建筑材料、设备、操作人员及工艺过程本身都可能成为污染源头。

以N3节点为例，若要维持80%的良率，在最关键的工艺步骤中，每片12英寸晶圆上大于3纳米的颗粒数量不能超过7个。如果把整个中国比作一片12英寸晶圆，那么直径为3纳米的颗粒，其大小相当于一枚500元的熊猫纪念币。这也就是说，要维持N3节点的良率，在广袤的中国领土上，超过500元熊猫纪念币大小（直径为32毫米）的数量不能超过7个。这种级别的精准控制难度之大，不言而喻。

污染检测

污染检测手段存在局限性，不同技术节点下，检测设备能看到的颗粒尺寸跟不上实际控制需求，如90纳米节点时检测设备只能看到60纳米颗粒，28纳米节点时只能看到26纳米颗粒。

需借助额外过滤、纯化等控制手段弥补检测不足，确保微污染控制的有效性。

以整合式方法应对微污染挑战

Entegris的经验分享

Entegris凭借在先进材料解决方案和材料纯度领域的深厚专长，以及在微污染控制方面60余年的深厚积累，为客户提供久经市场验证的解决方案。

Entegris的微污染控制解决方案涵盖了半导体制造的多个工艺，包含光刻、蚀刻和化学机械抛光（CMP）等 。在演讲中，Entegris详细介绍了这些工艺中的最佳实践。以CMP为例：

- 选择性过滤。在CMP工艺，研磨过程需要依赖颗粒来实现，因此过滤需精准平衡：既要选择性地去除可能造成不必要划痕的大颗粒，同时保留用于抛光的工件颗粒。

- 除了去除大颗粒，小颗粒也必须被移除。早期行业主要关注去除会造成划痕的大颗粒，但随着制程技术的发展，同步移除小颗粒变得越来越重要。这些小颗粒在制程检测仪器中难以被发现，但在后续的沉积制程中可能会被放大，最终变成缺陷。

- 过滤器的孔径选择并非越紧越好，需要综合考虑性能与需求。在CMP过程中，过紧的过滤器可能会导致颗粒凝结，反而产生更大的问题。

- Post-CMP的清洗阶段也是一个关键环节。小颗粒由于更容易吸附在衬底表面，难以被去除，因此除了在过滤步骤将其去除之外，在Post-CMP阶段也需要采用适当的方法进一步去除这些小颗粒。

在演讲最后，陈柏嘉处长总结道：“对于微污染控制，我们不仅要控制材料本身的微污染，还要关注和控制制程中的微污染。同时，为了确保业务达到所需标准，微污染控制不能仅依赖单一方法，而是需要整合式的方法，从不同角度共同应对挑战。”

长期以来，Entegris凭借在材料科学和材料纯度方面的积累，为客户提供端到端的解决方案，助力各类客户优化产品良率，提升生产效率并加速产品上市。