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纳米氧化铈在CMP抛光的应用

纳米二氧化铈（VK-Ce01，VK-Ce02）粒径分别是30nm、50nm，可以做纳米氧化铈抛光液）是一种重要的稀土化合物。呈淡黄或微黄色粉末。密度7.13g/cm3。熔点2397℃。不溶于水和碱，微溶于酸。其性能是优异的抛光材料、催化剂、催化剂载体（助剂）、紫外线吸收剂、燃料电池电解质、汽车尾气吸收剂、电子陶瓷材料等。纳米级的二氧化铈（VK-Ce01,30nm）可以直接影响到材料的性能，比如：超细纳米氧化铈加入到陶瓷中，可以降低陶瓷的烧结温度，抑制晶格生长，提高陶瓷的致密性。纳米级的比表面积大可以更好的提高催化剂的催化活性。它的变价特性使其具有很好的光电性能，可掺杂在其它半导体材料中进行改性，提高光量子迁移效率，改善材料的光致激发作用。

    纳米氧化铈的在CMP抛光的应用

CMP全称为Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光，是半导体晶片表面加工的关键技术之一。其中单晶硅片制造过程和前半制程中需要多次用到化学机械抛光技术。与此前普遍使用的机械抛光相比，化学机械抛光能使硅片表面变得更加平坦，并且还具有加工成本低及加工方法简单的优势，因而成为目前最为普遍的半导体材料表面平整技术。

化学机械抛光采用将机械摩擦和化学腐蚀相结合的工艺：

化学腐蚀 – 抛光液：首先是介于工件表面和抛光垫之间的抛光液中的氧化剂、催化剂等于工件表面材料进行化学反应，在工件表面产生一层化学反应薄膜；机械摩擦 – 抛光垫：然后由抛光液中的磨粒和由高分子材料制成的抛光垫通过机械作用将这一层化学反应薄膜去除，使工件表面重新裸露出来，然后再进行化学反应。整个过程是化学作用与机械作用的交替进行，最终完成对工件表面的抛光，速率慢者控制抛光的速率。CMP包括三道抛光工序，主要运用到的材料包括抛光垫、抛光液、蜡、陶瓷片等。不同工序根据目的的不同，分别需要不同的抛光压力、抛光液组分、pH值、抛光垫材质、结构及硬度等、CMP抛光液和CMP抛光垫是CMP工艺的核心要素，二者的性质影响着表面抛光质量。而在CMP环节之中，也存在着各式不同的类别，例如钨/铜及其阻挡层铝、STI、ILD 等。STI即浅沟槽隔离层，他的作用主要是用氧化层来隔开各个门电路，使各门电路之间互不导通。STICMP这就是将晶圆表面的氧化层磨平，最终正好使SIN暴露出来。OxideCMP包括了ILDCMP及IMDCMP，主要是将氧化铈，氧化硅（Oxide）磨平至一定厚度，实现平坦化。在钨、铜、Poly等各CMP环节之中，其实本质上都是将电门之间的缝隙填充完后，对于不同部分的研磨，使晶圆表面实现平坦化或者使需要暴露出来的材质正好暴露在外。

氧化铈（VK-Ce01）的抛光机制

纳米氧化铈（VK-Ce01，30nm）颗粒的硬度并不高，氧化铈的硬度远低于金刚石、氧化铝，也低于氧化锆和氧化硅，与三氧化二铁相当。因此仅从机械方面来看，以低硬度的氧化铈去抛光基于氧化硅的材料，如硅酸盐玻璃、石英玻璃等，是不具有技术可行性的。但是氧化铈（VK-Ce01）却是目前抛光优于氧化硅材料甚至氮化硅材料的抛光粉。可见氧化铈抛光粉还具有机械作用之外的其他作用。常用研磨、抛光材料的硬度材料金刚石在CeO2晶格中通常会出现氧空位使得其理化性能发生变化，并对抛光性能产生一定的影响。常用的氧化铈抛光粉（VK-Ce01）中均含有一定量的其他稀土氧化物，氧化镨（Pr6O11）也为面心立方晶格结构，可适用于抛光，而其他镧系稀土氧化物没有抛光能力，它们可在不改变CeO2晶体结构的条件下，在一定范围内与之形成固溶体。对高纯纳米氧化铈抛光粉（VK-Ce01）而言，纳米氧化铈（VK-Ce01）的纯度越高,抛光能力越大,使用寿命也增加,特别是硬质玻璃和石英光学镜头等长时间循环抛光时,以使用高纯度的氧化铈抛光粉（VK-Ce01）为宜。

1、半导体芯片制程CMP抛光

30-50纳米球形氧化铈（VK-Ce01）用于半导体芯片制程：主要应用于芯片制程中氧化硅薄膜、集成电路STI(浅沟槽隔离层)CMP

STI目前已成为器件之间隔离的关键技术，目前已取代LOCOS(硅的局部氧化)技术。其主要步骤包括在纯硅片上刻蚀浅沟槽、进行二氧化硅沉积、后用CMP技术进行表面平坦化。目前的研究表明采用纳米氧化铈（VK-Ce01）作为CMP磨料，在抛光效率及效果上均优于其他产品。

2 硅薄膜CMP

<100纳米球形氧化铈（VK-Ce01）用于单晶硅片表面CMP及多晶硅CMP

根据研究表明，纳米氧化铈分散液（VK-Ce30W）对硅片有着较强的氧化性，这样硅片表面会形成很薄的一层氧化层，有利于提高抛光效率及得到很低的表面粗糙度使产品表面光亮有达到镜面效果。而且纳米氧化铈抛光液（VK-Ce30W）中不用加入双氧水等腐蚀液及有机碱类材料，这样抛光液更符合环保要求。国内正在大规模兴建8和12英寸单晶硅片生产线，然而目前各类尺寸晶圆的抛光液材料严重依赖进口，本产品纳米氧化铈抛光液（VK-Ce01W）可以摆脱依赖进口的CMP抛光液。

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