20世紀60年代中期
，半導體基片拋光大部分沿用機械拋光
，所得的鏡麵表麵損傷極其嚴重
，在70年代以矽溶膠為代表的化學機械拋光(CMP)工藝技術逐漸代替傳統的機械拋光
。自90年代以來
，隨著電子工業的發展
，作為矽晶片拋光液的原料矽溶膠的需求量激增
。所謂拋光劑由矽溶膠
、水
、分散穩定劑
、潤濕調節劑
、pH調節劑和表麵處理劑組成
，矽溶膠是一種性能優良的CMP技術用的拋光材料
，能用於矽片的粗拋和精拋，以及IC加工過程
，特別適用於大規模集成電路多層化薄膜的平坦化加工
，矽溶膠也可用於晶圓的後道CMP清洗等半導體器件
、平麵顯示器
、多晶化模組
、微電機係統
、光導攝像管等的加工過程
。
矽溶膠能夠作為CPM拋光液的關鍵原料是因為矽溶膠是納米二氧化矽粒子的分散液
，納米粒子的球型度好
，矽溶膠粒子的硬度大小合適
，可大大減少對拋光過程中對器件造成的劃傷
。根據現在的製造技術
，矽溶膠中納米二氧化矽粒子的直徑可以控製在10-150nm範圍內
，不同粒徑的矽溶膠會產生不同大小的去除速率
，給芯片製造的平坦化加工工藝提供了很多選擇
。從而使矽溶膠成為目前芯片製造CMP拋光液的首選原材料
。CPM 全稱為 Chemical Mechanical Polishing
，即化學機械拋光
，芯片製造過程好比建房子
，每搭建一層樓層都需要讓樓層足夠水平齊整
，才能在其上方繼續搭建另一層樓
，否則樓麵就會高低不平
，影響整體可靠性
，而這個使樓層整體平整的技術在芯片製造中用的就是化學機械拋光技術
。
CMP 是通過納米級粒子的物理研磨作用與拋光液的化學腐蝕作用的有機結合
，對芯片器件表麵進行平整化處理，並使之高度平整的工藝技術
。當前芯片製造中主要是通過 CMP 工藝
，對晶圓表麵進行精度打磨
，並可到達全局平整落差 100A°~1000A°(相當於原子級 10~100nm)超高平整度
。CMP 主要運用在在單晶矽片拋光及多層布線金屬互連結構工藝中的層間平坦化
。集成電路製造需要在單晶矽片上執行一係列的物理和化學操作
，同時隨著器件特征尺寸的縮小
，需要更多的生產工序
，其中 90nm 以下的製程生產工藝均在 400 個工序以上
。就拋光工藝而言
，不同製程的產品需要不同的拋光流程
，28nm製程需要12~13次CMP
，進入10nm製程後CMP次數將翻倍
，達到25~30次
。
因此矽溶膠作為粒徑大小可控的納米二氧化矽分散液在CMP拋光液中發揮發揮了關鍵作用
。
用於芯片製造CMP拋光液對矽溶膠有嚴格的要求
，除了粒徑大小要嚴格控製以外
，還對其純度有嚴苛的要求
，要求金屬雜質的含量要控製在小於1ppm水平
。這是因為目前芯片製造技術以及達到了5nm精度
，如果矽溶膠中含有鈉
、鉀
、鐵等金屬離子雜質
，會汙染芯片中的微電路
，造成其在使用過程中發生擊穿而損壞
。因此
，芯片拋光液所用的矽溶膠純度要求其金屬離子含量控製在ppb級別
。
更新時間: 2023-06-05
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