CeO2/SiO2复合磨料的合成与抛光应用研究

"包覆结构CeO2/SiO2复合磨料的合成及其应用 (2010年)" 本文详细探讨了如何通过均匀沉淀法制备一种特殊的复合磨料——包覆结构CeO2/SiO2，其中CeO2作为外层包覆在SiO2微球的核心上，形成了类似草莓的形态。这一工艺过程的关键步骤是采用正硅酸乙酯水解得到SiO2微球作为基础，然后通过化学方法在微球表面沉积CeO2纳米颗粒。 作者利用多种分析工具对合成的复合粉体进行了深入研究。X射线衍射(XRD)分析确认了CeO2和SiO2的物相结构，证明了CeO2成功包覆在SiO2表面。透射电子显微镜(TEM)提供了微观形貌的直观图像，显示了颗粒的规则球形结构，平均粒径约为150至200纳米。X射线光电子能谱仪(XPS)进一步揭示了CeO2和SiO2之间的化学结合，通过检测到Si—O—Ce键的存在，证实了两种材料之间的化学键合。此外，动态光散射(DLS)和Zeta电位测定仪用于评估颗粒大小分布和表面电荷特性，结果表明CeO2/SiO2复合颗粒的等电点为6.2，与纯CeO2相比有所偏移。 这些特殊设计的复合磨料在硅晶片热氧化层的化学机械抛光(CMP)中有重要应用。通过原子力显微镜(AFM)对抛光后表面的微观形貌进行观察，发现2微米×2微米范围内的表面粗糙度降低至0.281纳米，显示出优异的抛光效果。同时，测量的材料去除率为454.6纳米/分钟，这意味着CeO2/SiO2复合磨料在硅片表面处理中具有高效的去除率。 这项研究展示了CeO2/SiO2复合磨料的制备方法和其在半导体制造中的潜在应用价值。包覆结构的优化设计使得CeO2/SiO2复合颗粒在CMP过程中表现出良好的物理和化学性能，有助于提高硅晶片表面的抛光质量和效率，对于半导体器件的制造工艺有着重要的理论和实践意义。