Entegris 先進技術應用資深處長陳柏嘉在SEMICON China 2025期間舉辦的先進材料論壇，發表了題為《整合式微污染控制在半導體制程中的關鍵角色》的主題演講。

接下來，就讓我們一起回顧這場干貨滿滿的演講，深入探索半導體制程中關鍵材料的創新歷程、微污染控制所面臨的挑戰，以及 Entegris 的解決方案如何精準應對這些挑戰。

半導體工藝的變革離不開關鍵材料的推動

陳柏嘉處長首先帶領我們回顧了半導體技術的發展歷程。從早期依賴光刻技術的進步，到如今架構從平面轉向 3D，每一次變革都離不開關鍵材料的推動。他指出，在 45 納米節點之前，通過縮放技術（scaling down）即可提升性能，但在此之后，介質擊穿等問題逐漸浮現，超材料、新型金屬材料如鉬（Molybdenum）和釕（Ruthenium）等應運而生。同時，后端制程中銅不再是最優導體材料，而更為先進的混合鍵合技術對表面平整度和界面可靠性也提出了更高要求。

微污染控制領域所面臨的三大挑戰

微污染控制是確保半導體制程良率和器件性能的關鍵環節。陳柏嘉處長詳細闡述了微污染控制的三大難點：材料純度控制、預防交叉污染，以及污染檢測。

材料純度控制

隨著制程技術進步，材料純度要求不斷提高，不僅要嚴格控制高分子量和低分子量有機物，陰離子、電荷、水分和氧氣等也需納入考慮范圍。

材料中的雜質控制也愈發困難，從ppt（萬億分之一）級別邁向 ppq（千萬億分之一）級別。這就好比尼亞加拉大瀑布一天的流量中僅僅混進了一滴污染物，那其雜質含量就超標了，可見其難度之高。

預防交叉污染

制程中微污染源無處不在，包括顆粒、金屬雜質、非揮發性殘留物、氣態分子污染物（AMC）等。

污染源頭頗為廣泛，潔凈室內的建筑材料、設備、操作人員及工藝過程本身都可能成為污染源頭。

以N3節點為例，若要維持80%的良率，在最關鍵的工藝步驟中，每片12英寸晶圓上大于3納米的顆粒數量不能超過7個。如果把整個中國比作一片12英寸晶圓，那么直徑為3納米的顆粒，其大小相當于一枚500元的熊貓紀念幣。這也就是說，要維持N3節點的良率，在廣袤的中國領土上，超過500元熊貓紀念幣大小（直徑為32毫米）的數量不能超過7個。這種級別的精準控制難度之大，不言而喻。

污染檢測

污染檢測手段存在局限性，不同技術節點下，檢測設備能看到的顆粒尺寸跟不上實際控制需求，如90納米節點時檢測設備只能看到60納米顆粒，28納米節點時只能看到26納米顆粒。

需借助額外過濾、純化等控制手段彌補檢測不足，確保微污染控制的有效性。

以整合式方法應對微污染挑戰

Entegris的經驗分享

Entegris憑借在先進材料解決方案和材料純度領域的深厚專長，以及在微污染控制方面60余年的深厚積累，為客戶提供久經市場驗證的解決方案。

Entegris的微污染控制解決方案涵蓋了半導體制造的多個工藝，包含光刻、蝕刻和化學機械拋光（CMP）等。在演講中，Entegris詳細介紹了這些工藝中的最佳實踐。以CMP為例：

-選擇性過濾。在CMP工藝，研磨過程需要依賴顆粒來實現，因此過濾需精準平衡：既要選擇性地去除可能造成不必要劃痕的大顆粒，同時保留用于拋光的工件顆粒。

-除了去除大顆粒，小顆粒也必須被移除。早期行業主要關注去除會造成劃痕的大顆粒，但隨著制程技術的發展，同步移除小顆粒變得越來越重要。這些小顆粒在制程檢測儀器中難以被發現，但在后續的沉積制程中可能會被放大，最終變成缺陷。

-過濾器的孔徑選擇并非越緊越好，需要綜合考慮性能與需求。在CMP過程中，過緊的過濾器可能會導致顆粒凝結，反而產生更大的問題。

-Post-CMP的清洗階段也是一個關鍵環節。小顆粒由于更容易吸附在襯底表面，難以被去除，因此除了在過濾步驟將其去除之外，在Post-CMP階段也需要采用適當的方法進一步去除這些小顆粒。

在演講最后，陳柏嘉處長總結道：“對于微污染控制，我們不僅要控制材料本身的微污染，還要關注和控制制程中的微污染。同時，為了確保業務達到所需標準，微污染控制不能僅依賴單一方法，而是需要整合式的方法，從不同角度共同應對挑戰。”

長期以來，Entegris憑借在材料科學和材料純度方面的積累，為客戶提供端到端的解決方案，助力各類客戶優化產品良率，提升生產效率并加速產品上市。