磷化铟（InP）作为具有代表性的第二代半导体材料，具有高光电转化效率、超高的饱和电子漂移速度、宽禁带宽度、强抗辐射能力和良好的导热性等优点，广泛应用在探测器、激光器和传感器等方面。“AI+新材料”是当前的热点话题，磷化铟作为在人工智能、自动驾驶等领域均有非常出色的表现和巨大应用前景的新材料，了解和认识其各项特性，深挖其未来的可持续发展道路是非常必要的。接下来，小编将为大家介绍CMP中常用于抛光磷化铟的几种磨料。

抛光示意图（图源：文献1）

碳化硅SiC

碳化硅是一种拥有较高硬度、耐磨性好的磨料，常用于磷化铟的粗抛和中间抛光阶段。碳化硅的莫氏硬度为9.5，仅次于金刚石，比二氧化硅和硅胶硬，它拥有迅速去除材料的表面缺陷和粗糙层的能力，以大幅度提升抛光效率。碳化硅在CMP过程中表现出非常好的化学稳定性，不易与抛光液中的其他化学成分发生反应，在酸性、碱性和中性的环境中都较为稳定，适合多种抛光液体系，可以有效维持抛光液的稳定性。基于其硬度高、化学稳定性强两种特点，碳化硅的磨损率相较其他磨料来说低很多，在抛光过程中可以维持其切削性能，有效延长抛光液的使用寿命。尽管碳化硅的莫氏硬度数值高，但其规则的晶体结构和较钝的切削边缘，可以帮助碳化硅减少造成表面损伤的可能性，在部分情况下碳化硅会被用于精抛磷化铟。

不同磨料对磷化铟的加工效果（图源：文献2）

二氧化硅SiO₂

二氧化硅是一种相对便宜且易于获取的CMP抛光磨料。二氧化硅的莫氏硬度为7，相较碳化硅低很多，它对磷化铟的去除作用较为温和，在CMP过程中不会对磷化铟表面造成过多的损伤，主要适用于磷化铟的中间抛光和精抛阶段。二氧化硅具有非常好的化学兼容性，不易与磷化铟、抛光液中的其他化学成分发生剧烈反应，减少了化学腐蚀引起的表面损伤，有助于保持抛光液的稳定性和磨料的切削性能。二氧化硅磨料在抛光液中具有良好的分散性和稳定性，有助于保持抛光液的稳定，防止磨料沉降、分离，保证了磨料在整个抛光过程的有效性，确保了磨料颗粒能够均匀的分布在磷化铟表面，从而实现均匀的去除效果，避免局部过度抛光或欠缺抛光的情况，有助于均匀抛光效果的实现。

二氧化硅抛光磷化铟后晶片的三维表面形貌图

氧化铈CeO₂

氧化铈是一种高性能的抛光磨料，具有优异的抛光速率和表面质量。氧化铈的莫氏硬度约为8.5，在CMP抛光中可以提供良好的去除效率，常用于磷化铟的粗抛和中间抛光阶段。氧化铈的硬度相较磷化铟会软一些，在磨料颗粒与磷化铟表面接触时，主要以刮擦和研磨的形式，来去除表面的损伤层和氧化层。氧化铈相较碳化硅或金刚石等硬质磨料而言，成本会低一些，具有较好的成本效益，同时，它对环境的影响较小，不含重金属或其他有害物质，符合我国绿色生产的理念。在高端磷化铟器件的制造过程中，氧化铈抛光磨料常与硅溶胶混合用于最终的精抛阶段，以获得极低的表面粗糙度和较少的表面缺陷。

氧化锆ZrO₂

氧化锆是一种具有高熔点、高沸点、高强度的磨料。它的莫氏硬度约为8.5，仅次于金刚石，常用于粗抛阶段，在去除材料方面非常高效。具有较好的化学稳定性，不易与被抛光材料发生化学反应，保证了抛光过程的稳定性和可控性，适合多种抛光液体系。氧化锆磨料通常呈多面体形状，这种形状可以提供更好的切削效果，并且有助于减少表面划痕的出现，抛磨后的工件具有较好表面质量。从粗磨到精抛阶段，氧化锆可以制成不同粒径的磨粒以满足不同抛光阶段的需求，单一的氧化锆磨料可能无法满足所有的抛光需求，在实际应用中，往往会配合氧化铝、二氧化硅进行混合使用，以提高抛光效率和抛光质量。

除了上述几种磨料外，还有包括硅溶胶、金刚石、碳化钛等其他类型的磨料可适用于磷化铟的CMP过程。在选择磨粒时，需要根据具体的工艺要求和目标来进行确定，再进一步的优化具体的抛光工艺参数以达到较好的抛光效果，实现对磷化铟表面抛光过程的精确控制。

参考文献

1、孙世孔.磷化铟集群磁流变抛光机理研究[D].广东工业大学.

2、路家斌,孙世孔,阎秋生,等.磨料特性对InP晶片集群磁流变抛光效果的影响[J].半导体技术.

3、专利：一种磷化铟研磨工艺与磷化铟的制作方法

4、孙世孔,路家斌,阎秋生.磷化铟的化学机械抛光技术研究进展[J].半导体技术.

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