磷化铟（InP）作为第三代半导体核心材料，凭借其优异的电子迁移率、宽禁带宽度及良好的光电特性，在光通信、毫米波雷达、量子通信等高端领域占据不可替代的地位。磷化铟衬底的表面质量直接决定后续外延生长、器件制备的精度与可靠性，而抛光研磨工艺正是把控这一核心指标的关键环节。吉致电子深耕半导体材料加工领域，结合多年实践经验，对磷化铟衬底抛光研磨的关键工艺进行系统解析，提供磷化铟化学机械抛光工艺相关技术及耗材（磷化铟抛光液/抛光垫）。

一、研磨工艺：奠定高精度基础

研磨工艺的核心目标是快速去除衬底表面的切割损伤层，修正几何形状偏差，为后续抛光工序提供平整、均匀的表面基底。其工艺参数的精准控制直接影响研磨效率与表面平整度，吉致电子通过大量工艺验证，形成了一套成熟的研磨工艺体系。

1.核心设备选型

工业生产中普遍采用行星式双面研磨机/化学机械抛光设备CMP工艺。该设备通过上下研磨盘的反向行星运动，带动置于研磨篮中的磷化铟衬底做复合运动，确保晶片各区域受力均匀、研磨充分，有效避免单面带式研磨易出现的边缘翘曲问题。设备的主轴精度、研磨盘平行度校准是保障研磨质量的前提，吉致电子对设备实行定期校准制度，确保设备运行精度稳定在±0.001mm以内。

2.关键工艺参数把控

研磨参数的匹配性是实现“高效去损+低损伤残留”的核心，针对磷化铟材料脆性高、易开裂的特性，吉致电子优化得出关键参数范围：

①研磨压力：优选150～180N。压力过小会导致研磨效率低下，无法彻底去除切割损伤层；压力过大则易产生晶面裂纹、表面崩边等缺陷，尤其对薄型衬底（厚度＜100μm）需进一步降低至120～150N。

②研磨盘转速：下定盘转速控制在4-8r/min，上盘转速比为1:1.2。低转速可减少晶片与研磨盘间的摩擦热，避免磷化铟因高温发生表面氧化；同时通过转速配比确保研磨轨迹均匀，降低表面波纹度。

③研磨粉粒径：选用D50%为4-12μm的氧化铝（Al₂O₃）研磨粉。粒径过大易造成表面深划痕，粒径过小则会大幅降低去除速率。吉致电子采用分级筛选的研磨粉，确保粒径分布偏差≤10%。

3.研磨液配方与供给

研磨液由水、氧化铝磨料、悬浮剂及少量pH调节剂组成，其中Al₂O₃磨料选用400-600目高纯度颗粒（纯度≥99.9%），可减少杂质污染。悬浮剂采用聚乙烯醇（PVA）或羧甲基纤维素（CMC），确保磨料均匀分散，避免沉降导致的研磨不均。研磨液的供给采用恒压输液系统，流量稳定控制在500～800mL/min，保证研磨区域持续处于湿润状态，及时带走研磨碎屑与热量。

4.预腐蚀辅助工艺

针对高硬度磷化铟衬底，吉致电子创新性采用“化学预腐蚀+机械研磨”复合工艺。通过氢溴酸、磷酸、盐酸与醋酸的混合溶液（体积比3:2:1:1）对衬底表面进行轻度腐蚀，使表面形成多孔“骨松质”结构，该结构莫氏硬度较原始磷化铟降低30%以上，不仅大幅提升研磨效率，还能有效阻止研磨过程中划痕的扩展。预腐蚀时间严格控制在30～60s，腐蚀后立即进行纯水冲洗，避免残留酸液造成表面晶界腐蚀。

二、抛光工艺：实现镜面级表面

抛光工艺是消除研磨残留损伤、获得原子级平整表面的关键工序，其核心机理为“化学腐蚀+机械去除”的协同作用：抛光液中的氧化剂与磷化铟表面发生化学反应，生成可溶性磷酸盐化合物，随后抛光垫与SiO₂硅溶胶颗粒通过机械摩擦将反应产物去除，循环往复实现表面精修。吉致电子采用“粗抛-中抛-精抛”三段式抛光工艺，层层递进优化表面质量。

1、分阶段：三段式抛光工艺

2、CMP抛光液与抛光垫的关键适配

磷化铟的化学稳定性较高，需选用碱性二氧化硅溶胶抛光液以增强化学腐蚀作用。氧化剂的选择尤为关键，高氯酸盐凭借良好的溶解度和氧化电位，在粗抛阶段可快速形成反应层；而精抛阶段选用过氧化氢，可通过控制氧化速率避免过度腐蚀。抛光布的选择需平衡“去除速率”与“表面损伤”：粗抛阶段选用硬度较高的压纹布提升效率，精抛阶段选用柔软的绒毛布减少机械损伤，吉致电子通过定制化抛光布表面纹理，使各阶段去除速率与表面质量达到最优平衡。

3.抛光环境与后处理控制

抛光过程需在Class 1000级洁净车间进行，避免空气中的颗粒杂质造成二次污染。抛光完成后，立即采用“超声清洗+兆声清洗+离心干燥”的三段式清洗工艺：先用50℃的中性清洗剂超声清洗10min，去除表面残留抛光液；再通过兆声清洗（频率1MHz）去除附着的微小颗粒；最后在1000r/min的离心干燥机中干燥5min，确保表面无水印残留。

三、吉致电子工艺质量检测与保障体系

吉致电子建立了全流程质量管控体系，采用高精度检测设备对抛光研磨后的衬底进行全面检测：通过原子力显微镜（AFM）检测表面粗糙度，确保精抛后表面粗糙度Ra≤0.5nm；采用激光干涉仪检测平面度，保证全局平面度≤0.5μm；通过光学显微镜（放大500倍）进行表面缺陷检测，确保划痕、坑洞等缺陷率≤0.1%。同时，建立工艺参数数据库，通过大数据分析实现工艺参数的动态优化，保障批量生产的稳定性。

磷化铟衬底的抛光研磨工艺是多参数协同、多环节把控的系统工程，吉致电子凭借对材料特性的深刻理解、精准的工艺参数控制及严格的质量管控，为高端半导体器件制备提供了高质量的磷化铟衬底解决方案，助力我国第三代半导体产业的高质量发展。

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