河北奠定了芯片国产化基础———为芯片“瘦身”(2)

弯道超车：追赶者成为被追赶者

集成度的不断增大，特征尺寸的进一步降低，使得CMP加工精度和难度也进一步增大。“随着极大规模集成电路进入到45纳米节点技术及以下，布线层数达到10层以上，CMP碱性技术将更显示出它的优越特性。”刘玉岭自信地说。

目前，高端设计已进入20纳米和14纳米，芯片集成度达到1010(10的10次方)数量级以上，晶圆尺寸将增大至450毫米(18英寸)。“极大规模集成电路到了45—22纳米节点技术时，机械强度是个必须要迈过的坎儿。”刘玉岭表示，根据现在酸性CMP技术工艺的生产线要求，一般使用的机械强度是2psi(磅/平方英寸)以上，很难达到极大规模集成电路进一步发展的要求。

据介绍，CMP过程中必须要有一定的机械强度，是为了解决铜膜凹凸问题。但到了45—22纳米节点技术时，铜互连结构中包含多孔、易碎的材料，在高机械压力下很容易划伤层膜甚至材料发生崩塌，所以要保证这些介质材料的完整性，抛光压力必须小于等于1psi。“实验显示，我们研发的低压低磨料抛光液，在低压下(设备稳定极限，0.8psi)时，研磨速率、平整度等各项指标，都能达到工业化生产对CMP要求的各项指标。”刘玉岭解释，这恰恰是由于我们打通了以化学作用为主的CMP碱性技术路线，目前国外公司也开始把目光转向刘玉岭团队研发的碱性CMP技术。“我们通过技术创新实现了弯道超车，由原来的追赶者变成了被追赶者。”

成本降3/4：为“中国芯”奠定基础

“这是我们的中试实验室，可以实现碱性抛光液的小规模生产。”刘玉岭介绍，他们已研发出针对65纳米技术节点及以下用的碱性CMP抛光液以及系列清洗剂。

2012年12月，没有修改任何参数，刘玉岭研发的碱性抛光液系列产品在中芯国际集成电路制造有限公司的12英寸芯片生产线上进行了大批量试验，各项指标都符合国外同类产品的技术标准，其中部分指标还达到了国际领先水平。

实验数据显示，与美国进口酸性抛光液相比，刘玉岭主持研发的碱性抛光液在多个指标上都有明显提高：抛光速率由200-300纳米/分钟提高到200-900纳米/分钟，凹凸选择性由40∶1提高到60∶1，实现了高速率高平整度。“但由于抛光液成分减至3种，成本也大大降低。”刘玉岭说，美国进口酸性抛光液每公斤达200元以上，而他们研发的碱性抛光液每公斤不足55元。

抛光液是极大规模集成电路制造中的必备耗材，目前国际市场上每年销售额达100亿人民币，而且呈现出每年5%-7%的增长趋势。“我们目前已经具备了实现抛光液产业化的条件，将为芯片国产化奠定基础。”刘玉岭介绍，正计划用技术入股的方式成立一家专门生产碱性抛光液系列产品的股份制企业，以尽快实现碱性抛光液的产业化应用。“由于具有较大的成本优势，我们的碱性抛光液不仅可以实现自给，还应该能打入国际市场，实现其巨大的经济效益和社会效益。”