硅溶膠在化學機械拋光（CMP）領域的應用

　　化學拋光技術是機械作用和化學作用的結合，其實它的微觀過程相當復雜，影響因素很多。CMP設備、拋光墊、拋光液、后清洗設備、拋光終點檢測設備等，所有這些都對晶片的拋光質量和拋光速率有重要影響。其中，拋光液是影響CMP質量的決定性因素之一，不僅影響CMP的機械過程，也影響CMP的化學過程。目前國內外常用的拋光液有硅溶膠拋光液、氧化鋁拋光液、氧化鈰拋光液等。幾種拋光液具有不同的應用特性：

　　硅溶膠拋光液：由于拋光液的選擇要滿足易清洗、拋光均勻性好、拋光速度快的特點，而且硅溶膠作為一種軟性磨料，在二氧化硅磨粒表面包覆一層無色透明的膠體，使其硬度比二氧化硅磨粒軟，粒度約為0.01-0.1um，使拋光面在加工過程中不易被劃傷。同時，其膠體粒徑為納米，具有較大的比表面積。由于其高滲透性和分散性，其顆粒表面常吸附OH-并帶負電荷，具有良好的疏水性和親水性，因此廣泛用于二氧化硅、硅片、藍寶石等光學器件表面的拋光。由于二氧化硅的粒度很細，約為0.01-0.1m，拋光后工件表面的損傷層小。此外，二氧化硅的硬度與硅晶片的硬度相似，因此經常用于拋光半導體晶片。在拋光時，我們通常不使用氣相法制備的微米級二氧化硅顆粒，而是使用納米二氧化硅溶膠來降低表面粗糙度和損傷層的深度。二氧化硅是硅溶膠拋光液的重要組成部分，其粒徑、密度、分散性等因素直接影響化學機械拋光的速率和質量。

　　二氧化鈰拋光液：隨著工件尺寸的縮小，傳統硅在較大集成電路的STI(淺溝槽隔離)處容易形成蝶形缺陷。以二氧化鈰為磨粒的第二代拋光液具有高選擇性和拋光終點自動停止的特點，可以有效解決STI工藝粗拋光和精拋光的缺點。

　　氧化鋁拋光液：納米氧化鋁廣泛用于光學鏡片、單芯光纖連接器、微晶玻璃基板、晶體表面等的拋光。目前藍寶石晶片多用于藍白LED芯片，Al2O3拋光液用于一次性研磨拋光藍寶石晶片，現在也廣泛使用。

　　就目前的應用效果來看，以硅溶膠為磨料的化學機械拋光基本可以達到較低的表面粗糙度，但材料去除率低于硬度較高的磨料，有待進一步提高。通過對復合磨料進行改性來提高單一磨料的性能也成為一大趨勢。通過提高硅溶膠的粒徑、硬度和PH值，根據被拋光工件的特性，使硅溶膠能夠面對更廣泛的應用需求，硅溶膠在化學機械拋光領域的應用前景非常廣闊。