谁说站在光里的才算英雄——CMP过滤

近年来，随着5G、AI、机器学习、云计算等新兴技术的不断发展，推动高性能芯片市场需求加速。在此趋势下，全球半导体巨头激烈竞逐，芯片工艺制程一路狂奔至5nm、4nm，乃至2022年开始进入3nm时代。

另一方面，随着芯片先进制程工艺不断演进，晶体管微缩逐渐面临物理极限，摩尔定律迭代进度放缓，行业从过去致力于晶体管制程缩小、晶圆制造技术节点的推进，逐渐转向先进封装技术的创新。

无论是先进制程的演进，还是先进封装的兴起，所用到的半导体材料和设备性能都在不断提高，使得制造商面临着诸多新挑战，如晶圆不平整或杂质等瑕疵都将大大影响芯片良率。因此，平坦化工艺成为受关注的重点，CMP技术应运而生。

CMP全称为Chemical Mechanical Polishing，即化学机械抛光，又称化学机械平坦化，是集成电路制造过程中实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺。

晶圆在制造过程中不断经过沉积、曝光、显影、蚀刻，而推砌出一层层的微电路，每一层就需要利用CMP工艺让其表面平坦，提升集成电路的品质和使用性能。

随着高性能计算芯片、先进封装技术的发展和演进，芯片布线层数不断增多，对晶圆平坦化的要求也相应提高。

如果晶圆制造过程中无法做到纳米级全局平坦化，既无法重复进行光刻、刻蚀、薄膜和掺杂等关键工艺，也无法将制程节点缩小至纳米级的先进领域。因此随着制造工艺不断向先进制程节点发展产生对平坦化的更高要求和需求，CMP的重要性日益凸显。

CMP工艺图

（图源：filmetrics）

CMP作为晶圆平坦化的发展方向具有高效、高精度、适用范围广、可控性好以及可重复性好等诸多优势：

未使用CMP与使用CMP效果对比

（图源：颇尔）

凭借上述技术特点和优势，CMP成为目前唯一能兼顾表面全局和局部平坦化的抛光技术，是先进集成电路制造前道工序、先进封装等环节必需的关键制程工艺。

CMP的主要工作原理是在一定压力下控制被抛光的晶圆对抛光垫做相对运动，并借助纳米级研磨液的机械研磨作用与各类化学试剂的化学作用之间的高度有机结合，使被抛光的晶圆表面达到高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。

CMP工艺示意图

（图源：Semi Connect）

在CMP工艺环节，研磨液作为其核心材料，是影响抛光质量的关键因素之一。但由于化学不稳定性和处理步骤等问题，一般在研磨液slurry中会缓慢形成凝胶和附聚物，这些形成的大颗粒被输送到晶圆的表面，容易导致晶圆表面微划痕等缺陷，从而导致晶圆产量重大损失；此外，区别于普通流体过滤，CMP slurry过滤一方面是希望去除slurry中团聚产生的尾端大颗粒，防止这些颗粒划伤晶圆；另一方面是保留有效研磨颗粒，确保较高的研磨速率和良好的平坦化效果。

因此，为了更好地控制CMP研磨液颗粒的粒径分布，并同时保证研磨速率，在slurry生产制造和使用过程中进行过滤工序，并搭配合适的过滤器十分必要。

目前业内常见的CMP研磨液过滤分为：研磨液生产过滤、Fab端的混合过滤、Loop端以及机台POU端过滤，以此严格控制各个节点的LPC（大颗粒），来保证最终芯片的良率。

CMP过滤器应用位置: 

1) 混合后、2) Loop端、3) POU端

（图源：3M工业过滤专家）

面对CMP过滤市场的需求和挑战，全球过滤、分离和纯化方面的领军企业——颇尔（Pall）的解决方案可用于涵盖各类半导体制造过程中用到的化学品、气体、水、研磨液和光阻等各类工艺消耗品，以实现功能、质量、节省成本和提高生产效率等方面的需求。

在研磨液过滤方面，颇尔可以提供最低50nm精度的深层过滤产品以及各类膜式过滤器产品，这些过滤产品可以拦截研磨液生产过程中的大颗粒，降低LPC，减少芯片生产端的scratch等缺陷。

颇尔的深层熔喷技术采用连续非对称滤膜结构，具有高度的化学惰性和生物相容性，能够耐受强酸、强碱等化学物质的侵蚀。在CMP过程中，颇尔CMP过滤产品能够在极短的时间内去除微米和纳米级的颗粒和杂质，可实现更佳的滤除效果和更稳定的性能，减少缺陷，确保半导体芯片的生产质量。

颇尔北京工厂作为Pall在中国唯一的制造厂，定位为气体产品制造中心和熔喷产品制造中心，以卓越的交货及质量表现为颇尔的中国，亚洲，及欧洲市场提供高性价比和富有竞争力的产品，包括气体过滤器，熔喷滤芯，单芯及多芯不锈钢罐体，纤维滤芯等。本土化制造将强化颇尔在变化动荡的国际形势下的供应链韧度，提供更快的交货，更好的质量，并使产品更加贴和本土客户的需求，服务更灵活，更及时。

当前，颇尔中国北京亦庄园区内的微电子级熔喷产线项目完成测试验证，正式导入国内市场，颇尔北京工厂生产的Profile II过滤器，可用于0.3um到100um不同精度范围的研磨液过滤，可提供10寸、20寸不同尺寸、不同端口形式，满足多样化的生产需求。

微电子级研磨熔喷产品

（图源：颇尔）

上面提到，随着代工制程节点不断缩小及先进封装逐渐兴起，CMP成为关键制程。尽管当前半导体市场处于下行周期，市场整体增速放缓。但从长期来看，半导体需求增加势必会拉动晶圆制造产量，进一步扩大CMP市场的规模。

在当前行业发展趋势和市场需求推动下，颇尔通过多年的膜研发和过滤应用经验，以稳定成熟的供应链体系，致力于为半导体和slurry maker客户提供可靠的CMP过滤解决方案，将研磨液颗粒尺寸、形状和大颗粒密度控制在规定的工艺参数范围内，减少缺陷和实现工艺稳定性，进而实现半导体工艺性能的最大化。

尤其是随着制程工艺和封装技术越来越先进，对CMP材料的精度和技术要求不断提高。颇尔过滤方案旨在为行业客户赋能，以实现功能、质量、节省成本和提高生产效率。

长期以来，颇尔一直把中国市场作为重要的市场持续耕耘。颇尔北京工厂研磨熔喷产线的正式投产强化了颇尔在变化动荡的国际形势下的供应链韧度，提供更好的产品质量以及更快的交期，保障供应链稳定。

随着国内半导体产业链的完善和日益增长的使用需求，电商这一新颖的销售渠道也开始崭露头角。颇尔中国顺应市场潮流，推出iPALL自主电商平台，并同步上线1688平台，可以24h为国内客户提供更高效的销售和更好的客户服务，同时满足量产、研发demo等特定功能、性能的定制化服务。随着颇尔本土化的生产、技术服务及电商团队的融合，将为国内客户提供“及时、可靠”的购物级过滤器电商体验。

不难看到，从技术创新到市场开拓，再到商业模式的探索，颇尔正在通过全方位的布局为客户和行业赋能，助力半导体产业再升级。

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