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化学机械抛光(CMP)是目前唯一全局平坦化的关键工艺技术。磨料是CMP中重要的组成部分，是决定抛光平坦化的重要影响因素。随着特征尺寸的缩小、金属互联层数的增加，铜化学机械抛光逐渐朝着低压、低硬度磨料的趋势发展。与传统型硅溶胶相比，为了减少缺陷和划痕，氧化硅包覆聚苯乙烯(PS)纳米复合颗粒作为一种软磨料将会具有很大的应用前景。
采用水玻璃离子交换法，研究了温度、水玻璃模数等参数对氧化硅晶种的影响。并通过多次生长，制备出了不同粒径大小(20nm～120nm)的氧化硅磨料。在氨水催化水解正硅酸乙酯(TEOS)过程中，通过加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)首次制备了超小粒径(11nm)的氧化硅颗粒，所制备的超小粒径氧化硅作为晶种，并在相同反应体系中通过加入不同量TEOS再次生长制备了粒径大小可控的氧化硅颗粒。
在复合磨料的制备过程中，本论文采用两步法制备了单分散、粒径大小可控的氧化硅包覆聚苯乙烯(PS)复合磨料。首先苯乙烯单体通过分散聚合制备了单分散、粒径大小为60～150nm的PS胶体;在随后的包覆过程中，正硅酸乙酯(TEOS)通过氨水催化水解和浓缩形成氧化硅包裹在PS颗粒表面。在复合磨料的制备过程中，没有离心/水洗/再分散等循环过程，也没有对复合磨料进行表面改性或添加任何表面活性剂。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDX)对复合磨料的形貌、结构和成分进行了表征。所制备的复合磨料是核壳结构并且表面光滑。氧化硅壳层的厚度随着TEOS量的增加而增加，通过控制加入TEOS的量，成功的制备了氧化硅壳层厚度从15nm～64nm范围内的复合磨料。
复合磨料和传统型硅溶胶磨料配置成抛光液，针对铜片的化学机械抛光进行了研究。在相同的条件下，复合磨料在均方根粗糙度(RMS)和抛光速率上(MRR)等抛光性能上都优于硅溶胶。