中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近幾年半導(dǎo)體行業(yè)火爆發(fā)展，各種半導(dǎo)體材料層出不窮，半導(dǎo)體材料因具有力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等多方面優(yōu)異性質(zhì)而用于固態(tài)照明、功率器件、光發(fā)射器、紫外線探測(cè)器等光電器件，以及高壓、高溫二極管等電子器件，被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。
在器件的制備過程中，半導(dǎo)體材料的表面質(zhì)量直接影響著器件的性能。針對(duì)不同的半導(dǎo)體材料，其需要切磨拋的工藝各不相同。研磨和拋光是經(jīng)典的超精密加工技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于脆性難加工半導(dǎo)體襯底材料的超光滑無(wú)損傷加工，比如硅、氮化鎵和藍(lán)寶石等材料的加工。通過研磨和拋光可以有效去除前道工序造成的加工損傷，并獲得超光滑無(wú)損傷的工件表面。
研拋磨粒作為研拋工藝的核心輔助材料之一，研拋磨粒選擇的恰當(dāng)與否直接影響到研拋效率和研拋質(zhì)量的高低。磨料不僅起著機(jī)械研磨的作用，部分磨料還能與拋光對(duì)象發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，促進(jìn)拋光。所以磨料本身的物化性質(zhì)就顯得尤為重要，磨料的硬度和分散穩(wěn)定性是其拋光效果的主要影響因素，硬度低，則材料去除率低，硬度過高，又會(huì)造成拋光對(duì)象表面劃痕嚴(yán)重，導(dǎo)致表面粗糙度大，拋光質(zhì)量不理想。若磨料的分散穩(wěn)定性不佳，即使是磨料之間的軟團(tuán)聚，也會(huì)造成拋光對(duì)象表面劃痕嚴(yán)重的情況。因此，選用合適的磨粒對(duì)于研拋來說十分重要。
研拋工藝要求不同，采用的磨粒材質(zhì)也不同，常見磨粒有二氧化硅（SiO2）、氧化鈰（CeO2）、碳化硼（B4C）、氧化鋁（Al2O3）、碳化硅（SiC）和金剛石等。在已知的所有的磨料中，氧化鋁因其形貌、軟硬、晶型可控，所以在拋光行業(yè)中應(yīng)用越來越廣、越來越高端。
氧化鋁在自然界存在多種同質(zhì)異性相，如α-Al2O3、β-Al2O3、θ-Al2O3、η-Al2O3、χ-Al2O3、κ-Al2O3等。一般選用50～200 nm粒徑分布均勻的α-Al2O3作為拋光磨粒。
Al2O3磨粒在水溶液中由于靜電力等作用容易團(tuán)聚成大顆粒膠團(tuán)，出現(xiàn)絮凝分層等現(xiàn)象，導(dǎo)致拋光液穩(wěn)定性較差。因此，使用Al2O3作為拋光液磨粒，需要在拋光液中加入各種各樣穩(wěn)定劑和分散劑，使得對(duì)拋光機(jī)理的研究更加復(fù)雜。此外，由于Al2O3的兩性化學(xué)性質(zhì)，Al2O3拋光液分為堿性拋光液和酸性拋光液，與堿性拋光液相比，酸性拋光液對(duì)設(shè)備的腐蝕更為嚴(yán)重，所以堿性拋光液比酸性拋光液應(yīng)用更廣泛。堿度對(duì)堿性拋光液性能起著非常重要的作用，經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研，pH值為12以上可以提高材料的去除率，但是過高的堿度同樣會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕。因此，如何制備合適的Al2O3拋光液并進(jìn)行應(yīng)用需要繼續(xù)探索。
研磨拋光技術(shù)在集成電路芯片的制作中具有重要作用，針對(duì)高端研磨拋光相關(guān)的技術(shù)、材料、設(shè)備、市場(chǎng)等方面的問題，中國(guó)粉體網(wǎng)將于2025年4月16日在河南鄭州舉辦2025第二屆高端研磨拋光材料技術(shù)大會(huì)。屆時(shí)，無(wú)錫云嶺半導(dǎo)體有限公司副總經(jīng)理紀(jì)發(fā)明將作題為《半導(dǎo)體材料拋光用氧化鋁拋光液的制備和應(yīng)用》的報(bào)告，報(bào)告將詳細(xì)介紹氧化鋁拋光液的制備工藝，并結(jié)合使用案例進(jìn)行闡述。
專家簡(jiǎn)介：
紀(jì)發(fā)明，無(wú)錫云嶺半導(dǎo)體有限公司副總經(jīng)理，從事研磨拋光行業(yè)近20年，對(duì)氧化鋁、稀土、氧化鋯等研磨拋光材料有深入研究。開發(fā)的拋光產(chǎn)品覆蓋半導(dǎo)體襯底材料、精密光學(xué)材料、紅外晶體材料、陶瓷材料、激光晶體材料和金屬材料等的精密加工，撰寫專利10余篇。
參考來源：
[1] 何潮等，半導(dǎo)體材料CMP過程中磨料的研究進(jìn)展
[2] 周兆鋒等，超精密表面研拋磨粒的研究進(jìn)展
[3] 張曼，氧化鋁磨料制備、拋光漿料穩(wěn)定性及其拋光性能的研究
[4] 孟凡寧等，化學(xué)機(jī)械拋光液的研究進(jìn)展
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山林）
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