2020-02-24小刘科研笔记之几种常见的研磨抛光液的优劣势分析

研磨抛光是半导体加工过程中的一项重要工艺， 主要应用于半导体表面进行加工， 研磨液、抛光液是影响半导体表面质量的重要因素。

研磨是半导体加工过程中的一项重要工艺， 它主要是应用化学研磨液混配磨料的方式对半导体表面进行精密加工， 这种化学研磨工艺几乎涉及到半导体制程中的各个环节， 研磨液是影响半导体表面质量的重要因素。

对于研磨工件产品，品种多；可选择不同程度效果的氧化铝研磨液，研磨速度快可减省研磨时间，提高生产效率，作业后工件表面比较平滑。

加油或者加水稀释使用，有效，方便，无污染，不腐蚀等特点。其中金刚石颗粒硬度好，粒度均匀，磨削效果好。

用于在蓝宝石衬底的研磨和减薄的研磨液，蓝宝石研磨液利用聚晶金刚石的特性，在研磨抛光过程中保持高切削的效率，同时不易对工件产生划伤。

（1）切力较稳定，性价比高；

（2）铝为电和热的良导体，而氧化铝则是电与热的绝缘体；

（3）具有良好的研磨稳定效果；

（4）品种多，可以进行粗磨和细磨，视半导体材质而定；

（5）适用作为Inp、GaAs半导体的研磨液。

  分散稳定性不好、易团聚、易沉淀。

（1）金刚石磨料是研磨硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃等高硬度材料的理想原料；

（2）蓝宝石研磨液是蓝宝石衬底的研磨和减薄、光学晶体、硬质玻璃和晶体、超硬陶瓷和合金、刺头、硬盘、芯片领域的研磨；

（3）不适用于Inp、GaAs。

CMP抛光液( chemical mechanical polishing化学机械抛光，简称CMP)是平坦化精密加工工艺中超细固体研磨材料和化学添加剂的混合物，CMP抛光液一般由提供研磨作用的超细固体粒子如纳米级SiO2、Al2O3粒子等和提供腐蚀溶解作用的表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。

广泛用于各类集成电路、半导体、蓝宝石、LED行业及其他领域的抛光过程，用来辅助抛光、保护硅片等材料免受划伤，因此在芯片的制备过程中是离不开它的。

①.氧化铝抛光液：晶向稳定、硬度高、颗粒小且分布均匀；磨削力强、抛光速率快、镜面效果好；抛光液不易沉淀。

②. 氧化硅抛光液：

（1）分散性好。

（2）粒径分布广泛：5-100nm。

（3）适合与各种抛光垫、合成材料配合抛光使用。

（4）适用硅晶圆、蓝宝石等半导体及衬底材料的粗抛和精抛，抛光后易清洗，表面粗糙度低。

③ 白刚玉抛光液：纯度高、耐酸碱腐蚀、耐高温、热态性能稳定它硬度略高于棕刚玉，韧性稍低，自锐性好、磨削能力强、发热量小、效率高、热稳定性好。

优势在于

（1）氧化铝抛光的抛光速率快、二氧化硅抛光液易清洁。

（2）氧化铝抛光液良好的微粒形状，纯度高、磨削力强，表面粗糙度5-15nm。

（3）二氧化硅抛光液表面粗糙度低，而且抛光后易清洗，适用于二次抛光解决脏污。

（4）如图下氧化铝抛光液结合二氧化硅抛光液的效果图。

劣势在于： 氧化铝抛光液异常多，比如橘皮现象、表面出现白点现象；二氧化硅抛光液抛光过程中易产生结晶，对硬底材料抛光速率低。

白刚玉微粉可用做触媒体，绝缘体以及精密铸造砂等。

不积珪步，无以至千里；不积细流，无以成江海。做好每一份工作，都需要坚持不懈的学习。

1965年美国孟山都公司在世界上首先提出了二氧化硅溶胶和凝胶应用于硅晶圆片的抛光加工的专利。从此，半导体用抛光液（slurry）成为了半导体制造中的重要的、必不缺少的辅助材料。半导体硅片抛光工艺是衔接材料与器件制备的边沿工艺，它极大地影响着材料和器件的成品率，并肩负消除前加工表面损伤沾污以及控制诱生二次缺陷和杂质的双重任务。在特定的抛光设备条件下，硅片抛光效果取决于抛光剂及其抛光工艺技术。随着集成电路的集成度的不断提高，相应的要求亦有所提高，不但直径要增大，技术要求也相应地提高，并不断有新的要求出现。

采用SiO2抛光液进行硅片抛光加工，目前多采用化学机械抛光（CMP）技术。抛光工艺中有粗抛光和精抛光之分，故有粗抛光液和精抛光液品种之分。预计在2005年-2010年期间，在我国半导体抛光片业内整体需求抛光液量，每年会以平均增长率为25%比率的增长。2004年间使用SiO2抛光液总共约是157吨。其中粗抛液有约126吨, 精抛液有约31.5吨。

目前在我国半导体硅抛光片加工中，所使用的抛光液绝大多数都靠进口。国外半导体硅抛光液的市场占有率较高生产厂家，主要有美国Rodel &Onden Nalco、美国的DUPONT公司、日本FUJIMI公司等。尽管我国目前在抛光液行业现已发展到有几十家的企业，但是真正涉足到半导体硅片抛光液制造、研发方面的企业很少。无论是产品质量上、还是在市场占有率方面，国内企业都表现出与国外厂家具有相当的差距。

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