中国粉体网讯 高纯氧化铝作为一种具有良好物理和化学性能的功能材料，被广泛地应用于机械、电子、冶金、化工以及国防航天等重要的尖端高科技领域。其中，纳米高纯氧化铝Al2O3因其优异的物理和化学特性而成为CMP抛光不可或缺的研磨剂之一。
当前，化学机械抛光技术（Chemical Mechanical Polishing，CMP）是唯一可以实现全局平坦化的关键技术，随着集成电路元件的最小特征尺寸缩小到7nm甚至5nm，CMP技术在过去的几十年中得到了突飞猛进的发展，其抛光工艺已达到纳米级，被广泛应用于半导体加工制程，成为纳米级集成电路制造的标准过程，促进了集成电路技术和摩尔定律的稳步发展。
CMP工艺原理图
该工艺主要是通过抛光液和待抛光材料之间的化学反应、抛光液中的磨粒和待抛光材料之间的机械作用，使得材料去除并获得表面全局平坦化。其中，抛光液是CMP工艺的核心耗材之一，其性能直接影响抛光效率和芯片表面质量。
目前市场上使用最为广泛的几种磨料是SiO2、CeO2、Al2O3。其中Al2O3 凭借高硬度、稳定性好等优点在化学机械抛光方面备受关注，随着LED行业的发展，蓝宝石衬底的需求日益增长，Al2O3抛光液在CMP中的应用显得更为重要。
为什么是Al2O3？
在化学机械抛光中使用的氧化铝磨料，常选用硬度大、性能稳定、不溶于水、不溶于酸碱的纳米α-Al2O3。其优势在于：
高效去除材料：Al2O3的莫氏硬度高达9，硬度大，仅次于金刚石和碳化硅，能够有效加工绝大多数硬脆材料。且研磨效率高，能够快速有效地去除晶圆表面的材料。
保证表面光洁度：通过控制氧化铝粉的颗粒形貌（如片状、球形）和粒径，可以优化抛光效果。一般球形或类球形的颗粒则能在抛光垫与晶圆之间以滚动方式参与材料去除，将剪切力有效分散，显著降低缺陷密度；片状氧化铝在研磨时能产生滑动效果，不易划伤工件表面。
适应不同硬度材料：氧化铝的硬度可以通过控制其煅烧温度来调节，这使得它能够适应不同莫氏硬度的半导体材料抛光需求。
高纯微纳米氧化铝粉，来源：扬州中天利
纳米高纯氧化铝的制备方法
固相法
固相法中的硫酸铝铵热解法、改良拜尔法、爆炸法等是比较成熟的制备方法。热解法是在空气中使硫酸铝铵热分解，以获得性能良好的Al2O3粉末。改良拜尔法则利用硫酸钠溶液中和、老化得到氢氧化铝，之后进行脱钠、热分解，进而获得纳米氧化铝。爆炸法是通过炸药爆炸、放电爆炸释放的强能量控制氧化铝成型的方法。固相法制备超细粉末的流程简单，无需溶剂，产率较高，但生成的粉末易产生团聚，且粒度不易控制，难以得到分布均匀的小粒径的高质量纳米粉体。
气相法
气相法包括喷雾热解法、化学气相沉积法（CVD）等。主要通过加热等方式改变物质形态，在气体状态下发生反应，之后在冷却过程中形成颗粒。其优点是反应条件可以控制、产物易精制，颗粒分散性好、粒径小、分布窄，但产出率低，粉末难收集。
液相法
液相法常见的有水解、喷雾干燥、溶胶凝胶、乳化等几种方法。是用均相溶液反应物通过物理化学变化制备粉体的方法。该类方法能够实现在分子水平上的均匀合成，它可以精确地控制化学组成，产品的颗粒形状、粒径等易调控，分散性好，易添加微量有效成分，对产品进行调控。
高纯氧化铝门槛高，难啃！
目前国内高纯氧化铝粉体在超高纯度控制、稳定量产和细分领域适配性方面仍存在差距，整体市场占有率长期处于较低水平，部分高端环节的国产份额甚至不足5%，进口依赖度较高。
与国外高纯氧化铝企业如住友化学、日本轻金属株式会社、法国Baikowski、德国Sasol公司和美国 Baikowski等企业相比，存在着一定差距，主要体现在：一是氧化铝纯度低。国内企业生产的高纯氧化铝成品纯度大多集中在4N，只能应用于中低端领域，如集成电路基板、LED荧光粉、氧化铝陶瓷等。二是粒径较大。国外企业氧化铝产品能够做到30nm以下，国内一般较难实现。三是产能较小，很多只是停留在实验室或者中试阶段，未形成规模化生产。四是高纯氧化铝产品稳定性较差。
此外，高端高纯氧化铝价格极高，且受国际供应链影响，供应稳定性差。国内企业虽在产能上有所突破，但高端产品仍面临技术封锁和价格波动风险，成为半导体产业“卡脖子”的关键材料之一。
来源：
张玮琦：高纯氧化铝制备技术进展
吴俊星等：氧化铝抛光液磨料制备及其稳定性研究进展
（中国粉体网编辑整理/空青）
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