納米SiO-,2-漿料的分散穩(wěn)定性能及其對半導體硅片的電化學作用研究.pdf

1、納米SiO<,2>以其獨特的性能已廣泛地應用于化學機械拋光(ChemicalMechanical Polishing，CMP)以及涂料、橡膠、粘合劑、生物、醫(yī)學、催化劑等其他眾多領域。在CMP漿料制備過程中，如何解決由于顆粒微細、比表面能極高所產生的團聚問題，使納米SiO<,2>漿料保持穩(wěn)定分散，是納米SiO<,2>在CMP加工應用中取得預期效果的重要前提。本文綜合固體表面化學、膠體化學、界面化學和溶液化學等多學科基礎理論知識，在對納米

2、粉體的分散技術與納米SiO<,2>的改性技術進行歸納和總結的基礎上，系統(tǒng)研究了水相體系納米SiO<,2>漿料的分散穩(wěn)定性能及其對半導體硅片的電化學腐蝕作用，以期為配制性能優(yōu)良的納米SiO<,2>漿料用于硅片CMP加工提供理論依據(jù)和指導。 本文采用Washburn方法研究了納米SiO<,2>在水相體系中的潤濕性；通過表面ζ電位、吸光度和吸附量的測定探討了不同水相體系條件和多種表面活性劑對納米SiO<,2>漿料分散穩(wěn)定性能的影響，

3、并運用粉體間相互作用的DLVO及EDINO理論分析討論了體系的分散穩(wěn)定作用機理；采用電化學直流極化和交流阻抗技術研究了半導體硅片在不同pH值納米SiO<,2>漿料中的電化學特性。 研究結果表明：水相體系pH為2.45左右時納米SiO<,2>的潤濕效果最好，其潤濕速度最快；而當水相體系的pH為9.52左右時，其潤濕效果最差。納米SiO<,2>的等電點約為2左右，在pH為9～11之間納米SiO<,2>漿料的ζ電位絕對值較高，相應分散

4、性能較好；納米SiO<,2>在無分散劑的水相體系中易產生聚沉，加入不同類型表面活性劑可改善納米SiO<,2>漿料的分散穩(wěn)定性，當加入陰/非離子表面活性劑復配物后，能進一步提高體系的分散穩(wěn)定性能；經理論計算和分析，認為pH值對漿料分散性的影響取決于粉體間雙電層的靜電排斥力；表面活性劑的分散作用主要是因為在粉體表面形成飽和吸附，增加雙電層的厚度及產生空間位阻排斥作用。電化學研究顯示，硅片在pH值為9～11之間的納米SiO<,2>漿料中腐蝕電