磷化銦（InP）作為具有代表性的第二代半導體材料，具有高光電轉化效率、超高的飽和電子漂移速度、寬禁帶寬度、強抗輻射能力和良好的導熱性等優點，廣泛應用在探測器、激光器和傳感器等方面。“AI+新材料”是當前的熱點話題，磷化銦作為在人工智能、自動駕駛等領域均有非常出色的表現和巨大應用前景的新材料，了解和認識其各項特性，深挖其未來的可持續發展道路是非常必要的。接下來，小編將為大家介紹CMP中常用于拋光磷化銦的幾種磨料。

拋光示意圖（圖源：文獻1）

碳化硅SiC

碳化硅是一種擁有較高硬度、耐磨性好的磨料，常用于磷化銦的粗拋和中間拋光階段。碳化硅的莫氏硬度為9.5，僅次于金剛石，比二氧化硅和硅膠硬，它擁有迅速去除材料的表面缺陷和粗糙層的能力，以大幅度提升拋光效率。碳化硅在CMP過程中表現出非常好的化學穩定性，不易與拋光液中的其他化學成分發生反應，在酸性、堿性和中性的環境中都較為穩定，適合多種拋光液體系，可以有效維持拋光液的穩定性。基于其硬度高、化學穩定性強兩種特點，碳化硅的磨損率相較其他磨料來說低很多，在拋光過程中可以維持其切削性能，有效延長拋光液的使用壽命。盡管碳化硅的莫氏硬度數值高，但其規則的晶體結構和較鈍的切削邊緣，可以幫助碳化硅減少造成表面損傷的可能性，在部分情況下碳化硅會被用于精拋磷化銦。

不同磨料對磷化銦的加工效果（圖源：文獻2）

二氧化硅SiO?

二氧化硅是一種相對便宜且易于獲取的CMP拋光磨料。二氧化硅的莫氏硬度為7，相較碳化硅低很多，它對磷化銦的去除作用較為溫和，在CMP過程中不會對磷化銦表面造成過多的損傷，主要適用于磷化銦的中間拋光和精拋階段。二氧化硅具有非常好的化學兼容性，不易與磷化銦、拋光液中的其他化學成分發生劇烈反應，減少了化學腐蝕引起的表面損傷，有助于保持拋光液的穩定性和磨料的切削性能。二氧化硅磨料在拋光液中具有良好的分散性和穩定性，有助于保持拋光液的穩定，防止磨料沉降、分離，保證了磨料在整個拋光過程的有效性，確保了磨料顆粒能夠均勻的分布在磷化銦表面，從而實現均勻的去除效果，避免局部過度拋光或欠缺拋光的情況，有助于均勻拋光效果的實現。

二氧化硅拋光磷化銦后晶片的三維表面形貌圖

氧化鈰CeO?

氧化鈰是一種高性能的拋光磨料，具有優異的拋光速率和表面質量。氧化鈰的莫氏硬度約為8.5，在CMP拋光中可以提供良好的去除效率，常用于磷化銦的粗拋和中間拋光階段。氧化鈰的硬度相較磷化銦會軟一些，在磨料顆粒與磷化銦表面接觸時，主要以刮擦和研磨的形式，來去除表面的損傷層和氧化層。氧化鈰相較碳化硅或金剛石等硬質磨料而言，成本會低一些，具有較好的成本效益，同時，它對環境的影響較小，不含重金屬或其他有害物質，符合我國綠色生產的理念。在高端磷化銦器件的制造過程中，氧化鈰拋光磨料常與硅溶膠混合用于最終的精拋階段，以獲得極低的表面粗糙度和較少的表面缺陷。

氧化鋯ZrO₂

氧化鋯是一種具有高熔點、高沸點、高強度的磨料。它的莫氏硬度約為8.5，僅次于金剛石，常用于粗拋階段，在去除材料方面非常高效。具有較好的化學穩定性，不易與被拋光材料發生化學反應，保證了拋光過程的穩定性和可控性，適合多種拋光液體系。氧化鋯磨料通常呈多面體形狀，這種形狀可以提供更好的切削效果，并且有助于減少表面劃痕的出現，拋磨后的工件具有較好表面質量。從粗磨到精拋階段，氧化鋯可以制成不同粒徑的磨粒以滿足不同拋光階段的需求，單一的氧化鋯磨料可能無法滿足所有的拋光需求，在實際應用中，往往會配合氧化鋁、二氧化硅進行混合使用，以提高拋光效率和拋光質量。

除了上述幾種磨料外，還有包括硅溶膠、金剛石、碳化鈦等其他類型的磨料可適用于磷化銦的CMP過程。在選擇磨粒時，需要根據具體的工藝要求和目標來進行確定，再進一步的優化具體的拋光工藝參數以達到較好的拋光效果，實現對磷化銦表面拋光過程的精確控制。

參考文獻

1、孫世孔.磷化銦集群磁流變拋光機理研究[D].廣東工業大學.

2、路家斌,孫世孔,閻秋生,等.磨料特性對InP晶片集群磁流變拋光效果的影響[J].半導體技術.

3、專利：一種磷化銦研磨工藝與磷化銦的制作方法

4、孫世孔,路家斌,閻秋生.磷化銦的化學機械拋光技術研究進展[J].半導體技術.

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