中国粉体网讯 2026年4月15日-16日，由中国粉体网主办的“2026高端研磨抛光材料大会暨半导体与光学材料超精密加工论坛”在河南郑州成功举办！大会期间，中国粉体网邀请到多位业内专家学者做客“对话”栏目，就高端研磨抛光材料、超精密加工技术、相关装备与应用等议题进行了访谈交流。本期为您分享的是河南工业大学副教授班新星的专访。
河南工业大学副教授班新星
粉体网：班教授您好，碳化硅晶圆的高硬度和强化学惰性这两个瓶颈中，哪一个对抛光效率的限制更为根本？
班教授：从本质上讲，强化学惰性是更根本的限制因素。为什么这么说呢？碳化硅的硬度确实很高，但单纯依靠机械研磨，我们仍然可以通过提高磨料硬度（比如金刚石）和增大压力来实现材料去除。然而，这种纯机械去除会带来严重的表面损伤，如微裂纹、亚表面缺陷等，这对后续外延和器件性能而言是致命的。
常规CMP中，氧化剂难以在常温常压下快速氧化SiC表面，导致“化学软化”环节几乎失效，抛光只能依赖机械刮擦，效率极低。引入超声与光催化，正是为了从化学路径上突破这一难题：光催化可产生强氧化性自由基（·OH），超声空化则能强化传质并活化表面，使原本惰性的SiC表面得以“主动”氧化，从而实现化学作用与机械作用的真正协同。因此，打破化学惰性是提升抛光效率的根本前提。
粉体网：报告中提及多场协同抛光技术，其中“多场”具体是指什么？它们之间是如何耦合作用的？
班教授：我们所说的“多场”主要包括四个物理/化学场：
光场：通常采用紫外光或可见光，激发光催化剂（如TiO2、ZnO等）产生光生电子-空穴对，进而生成强氧化性的羟基自由基。
超声场：高频超声振动在抛光液中产生空化效应、微射流和冲击波，同时促进传质和磨粒运动。
化学场：抛光液中的氧化剂、催化剂、pH调节剂等构成化学反应环境。
机械力场：抛光盘与晶圆之间的相对运动以及磨粒的微切削作用。
这些场之间的耦合并非简单的叠加，而是一个相互增强的循环过程：超声场的空化作用能够活化SiC表面，其产生的局部高温高压既促进光催化反应，也加速氧化剂的扩散；光场生成的强氧化自由基在超声辅助下更高效地形成氧化层；化学场生成的氧化层被机械力场中的磨粒“软去除”后，暴露出的新表面再次受到超声活化和光化学氧化。反过来，机械去除过程中产生的表面微应变与缺陷，有时反而会成为光催化的优先反应位点，进一步提高氧化效率。
粉体网：针对大尺寸、超薄化碳化硅衬底（易碎），多场协同抛光工艺在提升良率方面有何特殊设计？
班教授：“易碎”确实是大尺寸、超薄化衬底加工中的核心挑战。我们的工艺在以下两个方面做了针对性设计：
低压抛光：传统CMP需要较高压力（通常30-50 kPa）来克服SiC的高硬度，但压力大了薄片容易开裂。由于多场协同显著提高了化学氧化效率，我们将下压力降至10-15 kPa仍保持相当的去除率，这是最直接的防碎措施。
超声辅助的“非接触”微去除：超声空化产生的微射流和冲击波本身就能对表面产生微弱的机械作用，相当于在磨粒接触之外增加了一种额外去除。这意味着即便抛光盘与晶圆之间的接触压力很低，空化效应仍能辅助去除已氧化的软层，从而减少对薄片的机械冲击。
粉体网：从实验室到产业化应用，您认为多场协同抛光技术目前最需要突破的瓶颈是什么？
班教授：坦率的讲，从实验室走向产业化，多场协同抛光单晶碳化硅技术最需要突破的瓶颈是一个涉及设备、工艺、耗材与成本的系统性工程难题。首先，多能场（如超声、光场、电场）在量产设备中的协同控制精度与稳定性尚待提升，尤其在大尺寸（6/8英寸）晶圆上难以实现均匀施加。其次，材料在多场耦合作用下的微观去除机理缺乏系统理论支撑，导致工艺优化依赖试错，工艺窗口狭窄。再者，配套耗材（抛光液、抛光垫），其规模化生产的一致性与循环再生成本仍是挑战。同时，大尺寸晶圆的边缘翘曲与应力控制问题突出，直接影响抛光均匀性和良品率。这些瓶颈相互耦合，共同构成了制约第三代半导体产业链工程化应用的“最后一公里”。
粉体网：在第三代半导体向8英寸及以上发展的趋势下，多场协同抛光技术如何应对更大尺寸晶圆的精度控制挑战？
班教授：在第三代半导体向8英寸及以上尺寸发展的趋势下，多场协同抛光技术主要通过系统性创新来应对更大尺寸晶圆对全局平坦化与精度的严苛挑战。核心挑战在于晶圆面积增大带来的翘曲、总厚度变化（TTV）和边缘效应加剧。为此，技术上采用多区压力控制与高精度运动平台，实现局部压力的精准调控；工艺上引入紫外光、超声等多能场辅助，将SiC表面氧化为易于去除的软质层，实现原子级低损伤去除；耗材上开发新型抛光液，优化其理化性能以配合多能场协同作用；同时借助自动化流转和智能控制系统，确保整线工艺的一致性和稳定性。通过这些系统性协同，从而达到大尺寸晶圆的精密抛光要求。
（中国粉体网编辑整理/山林）
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