楊華明 宋曉嵐 邱冠周
（中南大學無機材料系，湖南長沙 410083）
本項目是科技部國際合作重點項目。
壹、內容簡介
（壹）目的與意義
世界半導體產業進入大尺寸晶圓時代後，要求IC元件有最優的表面平整度，以滿足微米及亞微米集成電路的制造工藝。化學機械拋光（CMP）是目前全局平坦化中最好的技術，也是解決多層絕緣介質層和多層金屬布線全程平坦化的唯壹有效的辦法，加工工藝簡單、成本低。
CMPA光液和微米級磨料全球僅有少數供貨商，國內半導體廠之需求皆仰賴進口，相對於國外進口的CMPA光液產品，國產的CMPA光液產品除新鮮外，還有價格適宜、送貨迅速、配套服務與專業的技術支持及時等優點。
（二）關鍵技術
1.鋯英砂-Al2O3體系的高溫熔鹽相平衡規律及顆粒分級技術的研究
鋯英砂-Al2O3體系的高溫熔鹽相平衡的測定，利用XRD技術研究平衡物種的組成，確定形成高性能的ZrSiO4-α-Al2O3磨料的條件；研究超細粉碎與控制分級技術，確定得到粒度分布均勻、分散性良好且具有壹定規律棱角的研磨料的工藝條件；開發出壹種天然資源的高價值利用的途徑，利用天然的鋯英砂生產高附加值的電子器件研磨料。
2.復合納米顆粒的制備與穩定分散技術
研究內容包括：通過納米SiO2-Al2O3、SiO2-CeO2、Al2O3-CeO2的控制生長基礎研究，確定球狀納米復合顆粒的形成條件，以及Na＋的脫除工藝條件；研究納米復合粉體的表面化學性質和溶液化學性質；研究復合顆粒體系的懸浮液在不同離子強度、pH值及溶液性質條件下的顆粒表面電荷變化規律；研究漿料體系的動力性質、電學性質以及漿料聚沈作用機理和聚沈動力學，確定拋光液的穩定化工藝條件。在SiO2系、SiO2-Al2O3系、SiO2-CeO2系納米粗拋和精拋液理論的基礎上，開發具有國際先進水平的多種用途的CMP拋光漿料產品。
3.分子模擬技術研究拋光液的配方
以計算化學為基礎，利用cerius2.0和gaussian 98等軟件在SGI工作站上進行模擬拋光液中各組分和矽晶圓表面的相互作用，指導拋光液配方的設計。
二、推廣應用
在國內外首次由天然鋯英砂制備微米級研磨料及納米顆粒的均壹穩定化技術，其技術關鍵為均壹的ZrSiO4-α-Al2O3相形成及合適的破碎分級技術和納米顆粒的制備及均壹穩定化技術和工藝。在高溫熔鹽相圖方面，成功地采用神經網絡技術預測多元熔鹽體系的相圖，並在KBr-MnSO4-CsCl體系中得到應用；在細粒分級技術研究方面，能在實驗室得到平均粒徑為7.21μm且粒徑分布集中的ZrSiO4-α-Al2O3顆粒，說明以鋯英砂為原料完全可以制備高檔次的研磨料，但是該產品的核心技術還在於相圖的控制以得到組分均勻的產品。其思路是先通過實驗得到二元相圖，然後通過神經網絡技術模擬鋯英砂中的主要雜質Fe2O3、MgO、CaO、TiO2的影響及熔化類型進行預測，確定平衡固相物種及組成，從而達到分離雜質得到均壹的ZrSiO4-α-Al2O3產品的目的。
三、鑒定、獲獎、專利情況
本項目已申請國家發明專利4項，相關產品已在國內壹些單位進行了試用，效果較為理想，在半導體領域具有重大的推廣價值。