中國粉體網訊 近幾年半導體行業(yè)火爆發(fā)展，各種半導體材料層出不窮，半導體材料因具有力學、光學、熱學、電學等多方面優(yōu)異性質而用于固態(tài)照明、功率器件、光發(fā)射器、紫外線探測器等光電器件，以及高壓、高溫二極管等電子器件，被應用于各個領域。
在器件的制備過程中，半導體材料的表面質量直接影響著器件的性能。針對不同的半導體材料，其需要切磨拋的工藝各不相同。研磨和拋光是經典的超精密加工技術，被廣泛應用于脆性難加工半導體襯底材料的超光滑無損傷加工，比如硅、氮化鎵和藍寶石等材料的加工。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與否直接影響到研拋效率和研拋質量的高低。磨料不僅起著機械研磨的作用，部分磨料還能與拋光對象發(fā)生絡合反應，促進拋光。所以磨料本身的物化性質就顯得尤為重要，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，又會造成拋光對象表面劃痕嚴重，導致表面粗糙度大，拋光質量不理想。若磨料的分散穩(wěn)定性不佳，即使是磨料之間的軟團聚，也會造成拋光對象表面劃痕嚴重的情況。因此，選用合適的磨粒對于研拋來說十分重要。
研拋工藝要求不同，采用的磨粒材質也不同，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)中應用越來越廣、越來越高端。
氧化鋁在自然界存在多種同質異性相，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聚成大顆粒膠團，出現(xiàn)絮凝分層等現(xiàn)象，導致拋光液穩(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，使得對拋光機理的研究更加復雜。此外，由于Al2O3的兩性化學性質，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，酸性拋光液對設備的腐蝕更為嚴重，所以堿性拋光液比酸性拋光液應用更廣泛。堿度對堿性拋光液性能起著非常重要的作用，經市場調研，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對設備造成嚴重腐蝕。因此，如何制備合適的Al2O3拋光液并進行應用需要繼續(xù)探索。
研磨拋光技術在集成電路芯片的制作中具有重要作用，針對高端研磨拋光相關的技術、材料、設備、市場等方面的問題，中國粉體網將于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大會。屆時，無錫云嶺半導體有限公司副總經理紀發(fā)明將作題為《半導體材料拋光用氧化鋁拋光液的制備和應用》的報告，報告將詳細介紹氧化鋁拋光液的制備工藝，并結合使用案例進行闡述。
專家簡介：
紀發(fā)明，無錫云嶺半導體有限公司副總經理，從事研磨拋光行業(yè)近20年，對氧化鋁、稀土、氧化鋯等研磨拋光材料有深入研究。開發(fā)的拋光產品覆蓋半導體襯底材料、精密光學材料、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，半導體材料CMP過程中磨料的研究進展
[2] 周兆鋒等，超精密表面研拋磨粒的研究進展
[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，化學機械拋光液的研究進展
（中國粉體網編輯整理/山林）
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