抛光液的组成及其作用

　　抛光液的主要成分有抛光剂、腐蚀介质和助剂，它们之间的配比及其性能直接影响到被抛光工件的表面质量。本文以铝合金抛光液为案例。

　　(1)抛光剂的作用：将被抛光工件表层凸起处去除，提高工件表面的平整度。例如，对半导体晶片进行抛光时，借助于外力，磨料将晶片表面经过化学反应生成的钝物质去除，加工出所需的平整性。目前常用抛光剂有二氧化硅胶体、氧化铝、氧化铈和纳米金刚石等悬浮抛光剂。

　　随着电子信息产业的高速发展，加工工件的尺寸越来越大，加工精度越来高，而且对材料的需求量越来越大，CMP技术在国民经济中的作用日益突出。磨料作为 抛光液中的基本消耗品，其需求量是非常之大，因此磨料的选择要出以下几个方面考虑：可行性(抛光效果好)、稳定性、经济实用等。

　　目前国际上对铝合金抛光使用的悬浮抛光剂通常为纳米氧化铝液体，纳米Al 2 O 3 硬度大，机械作用大，能保证较高的抛光速率，但是纳米Al 2 O 3 是在煅烧、研磨、筛选下得到的，在这个过程中保持粒径均一并且达到纳米级是非常困难，并且Al 2 O 3 硬度大，很容易对铝或铝合金表面形成严重划伤，除此以外Al 2 O 3 粘度大，铝或铝合金抛光后表面不易清洗，难以确保平整度。另外，Al 2 O 3 是在抛光液中发生电离生产偏铝酸，是纳米Al 2 O 3 的机械作用大大降低。

　　而纳米级的二氧化硅溶胶具有硬度 适中，抛光过程中不会对铝合金表面形成划伤，粘度小、粘着性弱等优点，清洗过程容易，不会发生过度腐蚀现象，并且提高了铝合金表面的反应速度。目前国内硅 溶胶的制备技术已经非常的成熟，主要有酸性硅溶胶、中性硅溶胶、碱性硅溶胶，由于本课题要研究碱性化学机械抛光液的抛光性能，所以选用了pH值为9.0、 粒径为15nm,固含量为42%的硅溶胶作为抛光剂。

　　(2)pH值调节剂：抛光液中腐蚀介质的作用：首先，作为抛光液pH值调节剂，保证抛光液的稳定性;其次，与被抛光工件发生化学反应和腐蚀，在CMP抛光中起化学作用。pH调节剂有酸性和碱性两种。

　　酸性pH值调节剂：我们常用的无机酸有HCl、HNO 3 等，但这些酸的腐蚀性过于强烈，对器件会形成严重的腐蚀;另外，这些酸性过强，在使用中存在危险，除此以外，这些酸对环境的污染性很大，很难治理。因此，我们在本实验中用中强酸和有机酸来作为酸性PH值调节剂。

　　磷酸和有机酸草酸、柠檬酸这三种酸进行对比，而磷酸是无机中强酸，容易与铝合金表面的氧化物作用，去除斑点，使铝合金恢复原来的光泽;柠檬酸是良好的 pH值缓冲剂，可以和金属发生络合，在机械作用下去除这些络合物，使铝合金表面平坦化;草酸是有机酸中的中强酸，是最简单的二元酸之一，他具有金属除锈、 清洁的作用，尤其对铝合金。

　　碱性pH值调节剂：我们常用的碱为无机碱，如KOH、NaOH、Mg(OH) 2 等强碱来调节抛光液的pH值，但是这些碱中的金属离子会被带入抛光液，引起抛光器件局部穿孔漏电，使器件失效 。因此，作为不含金属离子的有机碱是最好的选择。

　　酸性调节剂从有机酸和中强酸中来选择，碱性 pH 值调节剂从有机碱中来选择。本实验选用两种有机胺进行对比。

　　(3)表面活性剂： 改变磨料表面性质，使抛光液具有良好的分散性，避免磨料团聚;其次，使抛光后在抛光工件上形成的膜处于物理状态，容易抛光后清洗。由于带电离子的进入会影 响抛光液的性质，所以抛光液中使用的一般是非离子型表面活性剂。本文分别选用的表面活性剂有非离子型表面活性剂A、阴离子型表面活性剂B、阳离子型表面活 性剂C。

　　(4)氧化剂：能够在抛光工件表面形成氧化膜，抛光工件凸起部分的氧化膜通过机械作用被磨削掉，凹处的氧化膜防止进一步被腐蚀，利于后续的机械抛光，从而提高抛光效率和表面平整度。

　　抛光液常用的氧化剂有Fe(NO 3 ) 3 、 KIO 3 、 KMnO 4 、K 3 [Fe(CN 6 )]和H 2 O 2 等，但是金属离子的介入会对抛光器件性能形成影响，而且会对抛光液和环境形成污染，所以本课题选用有机氧化剂，此氧化剂没有金属离子，反应产物清洁，后清洁个工序简单。

　　(5)缓蚀剂：以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时，是一种可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物质，主要作用于溶液。

　　(6)钝化剂：在被抛光工件表面形成钝化层，防止被抛光工件过度腐蚀，主要作用于材料表面。一般钝化剂和缓蚀剂一起使用效果比较好。

　　(7)防菌剂：防止微生物细菌的生成，保证抛光液的稳定性。文章来源：http://www.szlapping.com