化學拋光技術是目前幾乎唯一的可以提供全局平面化的技術，廣泛應用于集成電路（IC）和超大規模集成電路中（ULSI）對基體材料硅晶片的拋光，其中化學機械拋光漿料是關鍵因素之一，拋光磨料的種類、物理化學性質、粒徑大小、顆粒分散度及穩定性等均與拋光效果緊密相關。下面小編主要介紹目前使用最為廣泛的幾種拋光漿料。

一、拋光漿料概述

拋光漿料的成分主要由三部分組成：腐蝕介質、成膜劑和助劑、納米磨料粒子。拋光漿料要滿足拋光速率快、拋光均一性好及拋后易清洗等要求。

拋光漿料應用于半導體材料硅晶片的拋光

拋光漿料按 pH 值分類主要分為兩類：酸性拋光漿料和堿性拋光漿料。

1、酸性拋光漿料

酸性拋光漿料主要包括氧化劑、助氧化劑、抗蝕劑（又叫成膜劑）、均蝕劑、pH 調制劑和磨料。各成分作用如下：

（1）氧化劑：主要起與拋光物件表面發生氧化腐蝕作用，然后通過機械作用去除表面凸起部分，使物件表面平整。

（2）助氧化劑：提高氧化速率。

（3）均蝕劑：可使腐蝕均勻，從而使表面光滑細膩。

（4）抗蝕劑：在被拋光物件表面與被腐蝕基體形成一層聯結膜，從而阻止腐蝕的進行以提高選擇性。

2、堿性拋光漿料

堿性拋光漿料主要包含絡合劑、氧化劑、分散劑、pH 調制劑和磨料。由于堿性拋光漿料僅在強堿中才有很寬的腐蝕領域，而且磨料易造成劃傷，所以應用沒有酸性拋光漿料廣泛。

二、CeO₂拋光漿料

高拋光性能的納米CeO₂的合成方法主要有：液相反應法、固相反應法、機械化學法。液相反應法包括：溶膠-凝膠法、液相沉淀法、電化學法、水熱法、微乳液法、噴霧熱分解法等。

CeO2 拋光漿料廣泛應用于玻璃精密拋光、超大規模集成電路SiO₂介質層拋光和單晶硅片拋光等。目前，國內外研究者主要致力于研究CeO₂拋光漿料對半導體襯底材料（如GaAs晶片、二氧化硅晶片等）的拋光。

CeO₂粒子的拋光機理

CeO2 拋光漿料優點是：拋光速率高，對材料的去除率高，被拋光表面粗糙度和表面微觀波紋度較小，顆粒硬度低，對被拋光表面損傷較弱。缺點是：黏度大，易劃傷且高低選擇性不好，沉淀在介質膜上吸附嚴重，為后續清洗帶來困難。

三、SiO₂拋光漿料

SiO2 拋光漿料優點是選擇性和分散性好，機械磨損性能較好，化學性質較活潑，后清洗過程廢液處理較容易，其缺點是硬度較高，易在被拋光物體表面造成不平整，且在拋光漿料中易產生凝膠現象，對拋光速度的再現性有不良影響，同時會使被拋光物體表面產生刮傷。

SiO₂拋光漿料用于硅片的拋光、層間介電層（ILD）的拋光、鈮酸鋰晶片的拋光、硬盤基片的拋光等。

SiO₂拋光漿料用于鈮酸鋰晶片的拋光

1、SiO₂拋光漿料制備方法

目前，SiO₂拋光漿料的制備方法國內外有很多研究，其制備方法主要有分散法與凝聚法。

（1）分散法

分散法是通過機械攪拌將納米SiO₂粉體直接分散到水中來制備SiO₂漿料。其主要工藝過程包括：

①納米 SiO2 顆粒在液體中潤濕；

②團聚體在機械攪拌力作用下被打開成獨立的原生粒子或較小的團聚體；

③將原生粒子或較小的團聚體穩定住，阻止再發生團聚。

分散法制備SiO₂拋光漿料優點是：濃度高、顆粒均勻、分散性好、純度高、黏度較小。

（2）凝聚法

凝聚法是利用水溶液中化學反應所生成的SiO₂通過成核、生長，采用各種方法脫除其中雜質離子得到納米SiO₂水分散體系。

凝聚法優點是：制備的SiO₂拋光漿料顆粒粒徑均一，形狀規整，純度與濃度也較高。

目前，對影響 SiO2拋光漿料拋光效果（高拋光速率、低表面損傷、高表面平整度、易清洗等）的各種因素（拋光漿料粒度、pH 值、溫度、拋光漿料流速等）的研究已比較成熟。

四、Al₂O₃拋光漿料

納米γ-Al2O3 為研磨粒子的拋光漿料廣泛應用于集成電路生產過程中層間鎢、鋁、銅等金屬薄膜的平坦化及高級光學玻璃、石英晶體和各種寶石的拋光等。

納米γ-Al2O3拋光漿料應用于高級光學玻璃拋光

目前，國內具有良好的抗靜電性和可擦性的 Al₂O₃拋光漿料已經研制出來，應用于磁性材料的精密拋光加工中。有研究表明，通過 A_l2O₃外層包覆 SiO₂形成殼-核性結構粒子拋光漿料拋光能很好地提高拋光性能，減低表面損傷和粗糙度，其機理可能為殼-核結構的緩沖效應和粒子之間的解聚作用。

參考文獻：

1、宋曉嵐，吳雪蘭，王海波等，化學機械拋光技術及SiO₂拋光漿料研究進展。

2、盧海參，雷紅，張澤芳等，超細氧化鋁表面改性及其拋光特性。

3、張鵬珍，雷紅，張劍平等，納米氧化鈰的制備及其拋光性能的研究。

李波濤