中國粉體網訊 隨著集成電路技術的發展，由于特征尺寸的減小和高密度器件的實現，集成電路材料層之間的平坦度變得越來越關鍵，對半導體制程中的超精密表面處理效率和表面質量的要求也越來越高。
化學機械拋光(CMP)是目前實現全局平坦化的唯一方法，是制造半導體芯片多層互連的重要技術。CMP通過結合化學作用和機械作用，實現材料去除。在CMP過程中，拋光液和材料表面發生化學反應并在表面形成軟質層，拋光液中的磨料在材料表面反復研磨、滾動或滑動，將軟質層去除�；瘜W反應與機械作用相結合,可以獲得高表面質量，同時保持高材料去除速率。
據了解，CMP拋光材料在半導體材料中價值量占比達7%，拋光液在CMP拋光材料成本中占比達49%，而磨料約占拋光液成本的50%-70%。
從成本占比就可以看出磨料在半導體制程中有多重要，當前，最常用的磨料主要有SiO2、CeO2、Al2O3三種。
SiO2
納米SiO2由于其優異的穩定性、耐溫性及懸浮性，廣泛應用于化學機械拋光領域，從形貌上可以分為球形與非球形。
球形納米SiO2磨料
球形納米SiO2磨料是半導體襯底晶圓精拋的主要磨料，其CMP后晶圓表面粗糙度明顯優于非球形納米SiO2磨料，而傳統球形納米SiO2磨料的CMP速率已無法滿足現階段加工需求，因此，迫切需要對球形磨料進行性能改進。目前國內外主流趨勢是對磨料進行介孔或摻雜處理，以此提高晶圓的拋光速率，使其具有更高的加工效率。
非球形納米SiO2磨料
非球形納米SiO2磨料由于其形貌的不規則性，因此比表面積較大，拋光速率高于球形磨料。目前已成功制備的不規則形狀磨料包括花瓣形、啞鈴形、橢圓形、棒形、繭形、柱形等多種形狀。但由于非球形磨料一般表面帶有棱角，在CMP中易對晶圓表面造成劃傷，導致晶圓表面粗糙度升高，表面平整度變差。
整體來說，SiO2具有良好的穩定性和分散性，不會引入金屬陽離子污染，其硬度與單質硅接近，對基底材料造成的刮傷、劃痕較少，適合用于軟金屬、硅等材料的拋光，是目前應用最廣泛的拋光液磨料。
Al2O3
氧化鋁拋光液可用于集成電路生產過程中層間鎢、鋁、銅等低膨脹系數的金屬作為半導體布線材料及薄膜材料的平坦化加工以及高級光學玻璃、石英晶體及各種寶石的拋光。氧化鋁拋光液的應用范圍日益廣泛，與氧化硅共同成為拋光液磨料的兩大支柱。
CeO2
氧化鈰可以被用于陰極射線管玻璃的拋光、光學玻璃拋光、平板玻璃拋光、電子和計算機原件的化學機械拋光以及光掩模拋光。納米氧化鈰因其具有強氧化作用，作為層間SiO2介電層拋光的研磨離子，具有平整質量高拋光速率快、選擇性好的優點，成為拋光磨料研究領域中新一代寵兒。
在傳統的CMP工藝中，常用的磨粒如二氧化硅（SiO2）、氧化鋁（Al2O3）、氧化鈰（CeO2）等，在材料去除和表面平坦化方面發揮了重要作用。然而，隨著先進封裝技術對芯片表面質量要求的不斷提高，傳統磨粒逐漸暴露出一些局限性。一方面，單一成分的傳統磨粒在面對復雜的芯片材料體系（如多種金屬、合金、介質材料的混合）時，難以實現對不同材料的高效、選擇性去除，容易導致材料過度腐蝕或去除不均勻，影響芯片的性能；另一方面，傳統磨粒的粒徑分布、形狀控制相對有限，在拋光過程中可能會在芯片表面產生劃痕、凹坑等缺陷，降低芯片的良品率。為克服這些局限性，復合磨粒應運而生。
復合磨粒通過將不同成分、不同功能的材料進行復合，使其兼具多種特性，能夠更好地適應先進封裝CMP工藝中對材料去除效率、選擇性和表面質量的嚴格要求。因此，研究復合磨粒在先進封裝CMP中的應用具有重要的現實意義和廣闊的應用前景。
2025年3月27日，由中國粉體網主辦的“2025第三屆集成電路及光伏用高純石英材料產業發展大會”將在江蘇東海召開，屆時行業資深專家王寧，將做題為《復合磨粒在先進封裝CMP中的應用研究》的報告。
參考來源：
王東哲等，化學機械拋光液的研究現狀
何潮，牛新環等.半導體材料CMP過程中磨料的研究進展
趙曉媛.氧化鋁系化學機械拋光磨料的制備及顆粒分級
戴蒙姣.氧化鈰磨粒的可控制備及其拋光性能研究
程佳寶等，CMP拋光液中SiO2磨料分散穩定性的研究進展
(中國粉體網編輯整理/九思)
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