電流變拋光技術背景
在半導體產(chǎn)業(yè)中摩爾定律（Moore's Law）逐漸逼近物理極限時，三維（3D）集成技術成為延續(xù)芯片性能提升的核心方向之一。硅通孔（TSV）和玻璃通孔（TGV）技術作為實現(xiàn)芯片垂直互連的關鍵，憑借高空間利用率、低互連延時和低功耗等優(yōu)勢，成為先進封裝領域的“香餑餑”。TSV/TGV技術的痛點在于制造流程復雜，其中金屬填充后的拋光步驟至關重要，拋光步驟的核心要求是精準去除多余金屬層，同時最大程度保護下方絕緣層，減少金屬層的凹陷。
化學機械拋光（CMP）是業(yè)界處理TSV/TGV晶圓的主流工藝，但該工藝長期受制于設備結構復雜、核心耗材（拋光墊、拋光液等）進口依賴度高、綜合成本昂貴及工藝管控難度大等問題。據(jù)麥姆斯咨詢報道，廣州智研半導體設備有限公司（簡稱：智研半導體）全球首創(chuàng)的電流變拋光技術可以有效克服上述問題。
注：化學機械拋光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）是一種將化學反應與機械磨削協(xié)同作用的超精密平坦化工藝。化學機械拋光的本質可概括為三要素的協(xié)同作用：（1）化學作用：拋光液中的化學成分（氧化劑、絡合劑、pH 調節(jié)劑等）在晶圓表面形成一層軟化的反應層（氧化層或絡合層）。（2）機械作用：拋光墊與磨粒在一定壓力和相對運動下，選擇性去除該反應層。（3）動態(tài)平衡：表面“生成-去除”反應層達到穩(wěn)態(tài)，實現(xiàn)可控、低損傷的材料去除。
電流變拋光選擇性去除原理
電流變拋光是一種基于電流變效應的柔性超精密拋光技術，通過電場實時調控電流變液的流變特性，形成可控“柔性磨頭”帶動磨粒實現(xiàn)材料微量去除。
注：電流變效應（Electrorheological Effect）是指某些介電材料在外加電場作用下，其流變學性質（例如黏度、屈服應力、剪切模量等）在極短時間內(nèi)發(fā)生顯著、可逆變化的物理現(xiàn)象。電流變液在通常條件下是一種懸浮液，它在電場的作用下可發(fā)生“液體-固體”的轉變。當外加電場強度大大低于某個臨界值時，電流變液呈液態(tài)；當電場強度大大高于這個臨界值時，它就變成固態(tài)。
- 電極下方為導體：強電場，去除效率高
- 電極下方為絕緣體：弱電場，去除效率低
電流變拋光技術優(yōu)勢
智研半導體團隊成功研制出兼具高剪切強度與長使用壽命的導體鑲嵌型電流變液材料；以此為基礎，團隊不僅開發(fā)出電流變拋光技術，更創(chuàng)新性提出面向TSV/TGV晶圓的選擇性拋光原理。經(jīng)過近三年攻關，智研半導體自主研發(fā)了面向TSV/TGV晶圓的電流變拋光機以及配套的拋光工藝，具體優(yōu)勢如下：
- 通過控制電場強度實現(xiàn)精準的選擇性拋光，無需復雜的傳感與控制系統(tǒng)，拋光設備和工藝可靠性高，價格優(yōu)勢顯著。
- 電流變拋光是一種柔性拋光技術，拋光過程產(chǎn)生的應力小，特別適合超薄晶圓的拋光。
- 能通過調整拋光電極尺寸，適配多樣化的拋光需求，特別是小面積的局域拋光或局部剩余金屬去除。
- 電流變拋光技術相關的材料、設備、工藝均為智研半導體的自主知識產(chǎn)權。
電流變拋光機介紹
智研半導體自主研發(fā)面向TSV/TGV晶圓的電流變拋光機以及配套的拋光工藝，可加工4英寸、6英寸、8英寸TSV/TGV晶圓。
面向TSV/TGV晶圓的電流變拋光機
電流變拋光技術的應用案例
4英寸TSV晶圓拋光效果展示
智研半導體簡介
智研半導體成立于2024年，系中山大學孵化的科技型企業(yè)，專注于電流變拋光技術的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，其技術可廣泛應用于半導體先進封裝、柔性器件、超光滑光學元件等多個前沿領域。智研半導體由熊小敏副教授與邱昭暉博士聯(lián)合創(chuàng)立，核心技術源自中山大學熊小敏教授課題組。該課題組自2014年起深耕電流變液及其應用領域研究，獲國家自然科學基金面上項目資助2項，累計發(fā)表SCI論文8篇，擁有中國發(fā)明專利6項、實用新型專利4項、國外專利3項。
聯(lián)系智研半導體
目前，智研半導體可面向有需求的客戶提供專業(yè)打樣服務，歡迎合作和試樣，試驗周期最快7天。誠邀業(yè)界伙伴攜手共同開發(fā)電流變拋光技術在各領域的其它應用場景，請掃以下二維碼聯(lián)系智研半導體的邱博士。
