硅溶胶在化学机械抛光（CMP）领域的应用

　　化学抛光技术是机械作用和化学作用的结合，其实它的微观过程相当复杂，影响因素很多。CMP设备、抛光垫、抛光液、后清洗设备、抛光终点检测设备等，所有这些都对晶片的抛光质量和抛光速率有重要影响。其中，抛光液是影响CMP质量的决定性因素之一，不仅影响CMP的机械过程，也影响CMP的化学过程。目前国内外常用的抛光液有硅溶胶抛光液、氧化铝抛光液、氧化铈抛光液等。几种抛光液具有不同的应用特性：

　　硅溶胶抛光液：由于抛光液的选择要满足易清洗、抛光均匀性好、抛光速度快的特点，而且硅溶胶作为一种软性磨料，在二氧化硅磨粒表面包覆一层无色透明的胶体，使其硬度比二氧化硅磨粒软，粒度约为0.01-0.1um，使抛光面在加工过程中不易被划伤。同时，其胶体粒径为纳米，具有较大的比表面积。由于其高渗透性和分散性，其颗粒表面常吸附OH-并带负电荷，具有良好的疏水性和亲水性，因此广泛用于二氧化硅、硅片、蓝宝石等光学器件表面的抛光。由于二氧化硅的粒度很细，约为0.01-0.1m，抛光后工件表面的损伤层小。此外，二氧化硅的硬度与硅晶片的硬度相似，因此经常用于抛光半导体晶片。在抛光时，我们通常不使用气相法制备的微米级二氧化硅颗粒，而是使用纳米二氧化硅溶胶来降低表面粗糙度和损伤层的深度。二氧化硅是硅溶胶抛光液的重要组成部分，其粒径、密度、分散性等因素直接影响化学机械抛光的速率和质量。

　　二氧化铈抛光液：随着工件尺寸的缩小，传统硅在较大集成电路的STI(浅沟槽隔离)处容易形成蝶形缺陷。以二氧化铈为磨粒的第二代抛光液具有高选择性和抛光终点自动停止的特点，可以有效解决STI工艺粗抛光和精抛光的缺点。

　　氧化铝抛光液：纳米氧化铝广泛用于光学镜片、单芯光纤连接器、微晶玻璃基板、晶体表面等的抛光。目前蓝宝石晶片多用于蓝白LED芯片，Al2O3抛光液用于一次性研磨抛光蓝宝石晶片，现在也广泛使用。

　　就目前的应用效果来看，以硅溶胶为磨料的化学机械抛光基本可以达到较低的表面粗糙度，但材料去除率低于硬度较高的磨料，有待进一步提高。通过对复合磨料进行改性来提高单一磨料的性能也成为一大趋势。通过提高硅溶胶的粒径、硬度和PH值，根据被抛光工件的特性，使硅溶胶能够面对更广泛的应用需求，硅溶胶在化学机械抛光领域的应用前景非常广阔。