CN105800661A - 一种氧化铈水热制备方法及其cmp抛光应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化铈制备方法，其包括：步骤一：将沉淀剂、铈源和氧化剂混合，沉淀得到氢氧化铈，其中，首先将沉淀剂加入铈源溶液中，保持搅拌，当沉淀混合液pH达到7.0-10.0时，停止加入沉淀剂；进一步将氧化剂溶液加入上述沉淀混合液中从而沉淀得到氢氧化铈；步骤二：将所述氢氧化铈通过水热合成反应制备得到氧化铈颗粒。本发明所合成氧化铈无需其它特殊处理，具有良好的分散性和抛光活性，可作为磨料应用于STI抛光。
Description
技术领域
本发明公开了一种氧化铈水热制备方法及其CMP抛光应用。
背景技术
目前，氧化铈作为磨料应用于浅沟槽隔离(STI)工艺抛光研究已有大量报道，(如专利201310495424.5，200510069987.3)。这主要是由于其对二氧化硅的高抛光活性，并且在较低的固含量下即可达到高的抛光效果。因此，以氧化铈为磨料的化学机械抛光液在性能和成本上相比于传统的氧化硅或氧化铝材料具有更大的应用前景和市场优势。
当以氧化铈作为磨料，其自身的颗粒特性对抛光效果的影响至关重要。如在STI抛光应用中，有文献报道氧化铈颗粒尺寸、形貌特征对抛光过程中缺陷的产生和抛光速率选择比均有着重要影响。传统的高温焙烧法合成氧化铈，存在颗粒烧结、团聚问题，氧化铈粉体需要进一步进行球磨分散处理才能达到CMP抛光应用要求(如专利200880011138.4，200880008484.7)，因此，对合成、分散的设备、工艺要求较高。
水热法是纳米材料合成的重要方法之一，该法所合成纳米材料具有颗粒尺寸均匀、颗粒间分散性良好，反应过程无二次污染等特点。目前，水热法直接合成氧化铈纳米材料的相关研究报道较少。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明公开了一种氧化铈制备方法，其包括：
步骤一：将沉淀剂、铈源和氧化剂混合，沉淀得到氢氧化铈，其中，首先将沉淀剂加入铈源溶液中，保持搅拌，当沉淀混合液pH达到7.0-10.0时，停止加入沉淀剂；进一步将氧化剂溶液加入上述沉淀混合液中从而沉淀得到氢氧化铈；
步骤二：将所述氢氧化铈通过水热合成反应制备得到氧化铈颗粒。
在前述步骤一中，所述沉淀剂为反应过程中提供羟基的碱性可溶性化合物，可以是氨水、氢氧化钠、TMAH或其它化合物；所述铈源为可溶性铈盐，可以为硝酸铈、氯化铈、醋酸铈中一种或多种；所述氧化剂为双氧水(H2O2)或过硫酸铵(APS)。
在前述步骤一中，对反应物浓度无特殊要求，优选的浓度范围为：铈源(以铈离子计)的摩尔浓度为0.05M～1.0M，沉淀剂的摩尔浓度为0.05M～1.0M，氧化剂的的摩尔浓度为0.05M～1.0M；所述氢氧化铈的合成反应过程中，反应体系中氧化剂的添加量与铈源(以铈离子计)的摩尔比为1.5:1～2.0:1。
在前述步骤一中，沉淀终点通过沉淀反应pH控制，首先将沉淀剂加入铈源溶液中，同时保持搅拌，当沉淀混合液pH达到7.0-10.0时，停止加入沉淀剂；进一步将氧化剂溶液加入上述沉淀混合液中，搅拌0.5-2小时。
在前述步骤一中，温度范围为30℃-90℃。
在前述步骤一中，可过滤并用纯水洗涤所得氢氧化铈3遍。
在前述步骤二中，将上述洗涤多的氢氧化铈再次分散于纯水中，配制为铈(以铈离子计)的摩尔浓度为0.05M～1.0M的浆料，同时加入适量硝酸溶液进一步将浆料的pH调至2.0-4.0范围。
在前述步骤二中，水热合成反应温度范围为120-200℃，反应时间为0.5-10.0小时，反应结束后，所得产物即为氧化铈产品。
本发明所合成氧化铈无需其它特殊处理，具有良好的分散性和抛光活性，可作为磨料应用于STI抛光。故本发明的另一方面在于提供一种抛光液，其包括前述制备方法所获得的氧化铈颗粒。抛光液的制备和组分的选取，可根据本领域的常规技术选择，作为举例，本申请的实施例中，给出了一种特定抛光液的配方，包括氧化铈颗粒以及高分子聚合物。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步阐述本发明的优点，但本发明的保护范围不仅仅局限于下述实施例。
本发明所用试剂及原料均市售可得。本发明的抛光液由上述成分简单均匀混合即可制得。
实施例1
在室温条件下，分别配制0.05M硝酸铈、0.05MH2O2和0.05M氢氧化铵水溶液，将氢氧化铵水溶液缓慢加入硝酸铈水溶液，沉淀反应温度为30℃，当混合沉淀浆料的pH值达到7.0后，停止添加沉淀剂氢氧化铵；将配置好的H2O2添加到上述沉淀浆料中，H2O2与反应体系中铈离子的摩尔比为1.5/1.0，添加结束后保持搅拌30分钟；将所得沉淀浆料抽滤、洗涤3次后，用硝酸将混合体系pH值调至2.0，并在120℃下水热晶化反应10小时，冷却后得到氧化铈分散浆料，可以进一步应用于STI抛光的氧化铈磨料。
实施例2
在室温条件下，分别配制1.0M硝酸铈、1.0MH2O2和1.0M氢氧化钠水溶液，将氢氧化钠水溶液缓慢加入硝酸铈溶液，沉淀反应温度为90℃，当混合沉淀浆料的pH值达到10.0后，停止添加沉淀剂氢氧化钠；将配置好的H2O2添加到上述沉淀浆料中，H2O2与反应体系中铈离子的摩尔比为2.0/1.0，添加结束后保持搅拌30分钟；将所得沉淀浆料抽滤、洗涤3次后，用硝酸将混合体系pH值调至2.0，并在180℃下水热晶化反应8.0小时，冷却后得到氧化铈分散浆料，可以进一步应用于STI抛光的氧化铈磨料。
实施例3
在室温条件下，分别配制0.5M硝酸铈、0.5MAPS和0.5MTMAH水溶液，将TMAH水溶液缓慢加入硝酸铈溶液，沉淀反应温度为80℃，当混合沉淀浆料的pH值达到8.5后，停止添加沉淀剂TMAH；将配置好的APS添加到上述沉淀浆料中，APS与反应体系中铈离子的摩尔比为2.0/1.0，添加结束后保持搅拌30分钟；将所得沉淀浆料抽滤、洗涤3次后，用硝酸将混合体系pH值调至4.0，并在200℃下水热晶化反应0.5小时，冷却后得到氧化铈分散浆料，可以进一步应用于STI抛光的氧化铈磨料。
对比实施例1、2分别给出了两种不添加氧化剂而制备得到氧化铈的方法，其中对比例中的温度及pH与本申请提供的方法也有不同：
对比实施例1
在室温条件下，分别配制1.0M硝酸铈和1.0M氢氧化钠水溶液，将氢氧化钠水溶液缓慢加入硝酸铈溶液，沉淀反应温度为90℃，当混合沉淀浆料的pH值达到10.0后，停止添加沉淀剂氢氧化钠，添加结束后保持搅拌30分钟；将所得沉淀浆料抽滤、洗涤3次后，用硝酸将混合体系pH值调至2.0，并在80℃下水热晶化反应8.0小时，冷却后得到氧化铈分散浆料。
对比实施例2
在室温条件下，分别配制0.5M硝酸铈和0.5MTMAH水溶液，将TMAH水溶液缓慢加入硝酸铈溶液，沉淀反应温度为80℃，当混合沉淀浆料的pH值达到8.5后，停止添加沉淀剂TMAH，添加结束后保持搅拌30分钟；将所得沉淀浆料抽滤、洗涤3次后，用硝酸将混合体系pH值调至5.0，并在200℃下水热晶化反应0.5小时，冷却后得到氧化铈分散浆料。
制备方式的不同，将对最终的抛光效果造成巨大的影响，在以下实施例效果中，申请人发现，使用本申请所制备得到的氧化铈纳米颗粒，在CMP领域具有特别优异的效果。
实施例效果
以上述实施例1-3和对比实施例1、2所合成氧化铈为磨料，通过添加0.5％含量的PAA(分子量为4000)，与上述实施例制备得到的氧化铈磨料混合，配置为氧化铈固含量为0.5％，pH为5.0的抛光液浆料，并测试上述实施例对应抛光液的抛光速率和抛光选择比。
分别用上述实施例中1-3和对比实施例1、2配制的抛光液对空白晶片进行抛光，抛光条件相同，抛光参数如下：Logitech抛光垫，向下压力3psi，转盘转速/抛光头转速＝60/80rpm，抛光时间60s，化学机械抛浆料流速100mL/min。抛光所用晶圆切片均由市售(例如美国SVTC公司生产的)8英寸镀膜晶圆切片而成。抛光所用的金属薄膜晶圆切片上金属薄膜层厚度由NAPSON公司生产的RT-7O/RG-7B测试仪测得，TEOS和SiN的薄膜厚度由TEOSNANOMatrics公司生产的RT-7O/RG-7B测试仪测得。用抛光前后测得的厚度差值除以抛光耗用时间即得金属薄膜去除速率，抛光时间为1分钟。
表1为抛光测试结果，结果表明，实施例1-3所合成氧化铈磨料可以达到较高的TEOS抛光速率和TEOS/SiN抛光选择比，所制备的氧化铈具有良好的STI抛光应用特性；但是，对比实施例1、2对应氧化铈对TEOS抛光速率和TEOS/SiN抛光选择比均较低。
表1本发明所述实施例1-3和对比实施例1、2合成氧化铈磨料对应化学机械抛光液实施例抛光效果
应当理解的是，本发明所述wt％均指的是质量百分含量。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (16)
1.一种氧化铈颗粒制备方法，其包括：
步骤一：将沉淀剂、铈源和氧化剂混合，沉淀得到氢氧化铈，其中，首先将所述沉淀剂加入铈源溶液中，保持搅拌，当沉淀混合液pH达到7.0-10.0时，停止加入所述沉淀剂；进一步将所述氧化剂溶液加入所述沉淀混合液中从而沉淀得到所述氢氧化铈；
步骤二：将所述氢氧化铈通过水热合成反应制备得到所述氧化铈颗粒。
2.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述沉淀剂为反应过程中提供羟基的碱性可溶性化合物。
3.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述沉淀剂是氨水、氢氧化钠、TMAH中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述铈源为可溶性铈盐。
5.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述铈源为硝酸铈、氯化铈、醋酸铈中一种或多种。
6.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述氧化剂为双氧水或过硫酸铵。
7.如权利要求1所述的制备方法，其中，以铈离子计，所述铈源的摩尔浓度为0.05M～1.0M。
8.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述沉淀剂的摩尔浓度为0.05M～1.0M。
9.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述氧化剂的摩尔浓度为0.05M～1.0M。
10.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述氧化剂与铈源中铈离子的摩尔比为1.5:1～2.0:1。
11.如权利要求1所述的制备方法，其中，在所述步骤一中，当将氧化剂溶液加入上述沉淀混合液中时，搅拌0.5-2小时。
12.如权利要求1所述的制备方法，其中，在所述步骤一中，温度范围为30℃-90℃。
13.如权利要求1所述的制备方法，其中，在所述步骤二中，pH调至2.0-4.0范围。
14.如权利要求1所述的制备方法，其中，在所述步骤二中，水热合成反应温度范围为120-200℃。
15.如权利要求1所述的制备方法，其中，在所述步骤二中，反应时间为0.5-10.0小时。
16.一种抛光液，包括如权利要求1-15任一项所述的氧化铈颗粒。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106495200A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-03-15 | 东北大学 | 一种无水硫酸盐型稀土层状氢氧化物及其制备方法 |
| CN107651703A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-02 | 天津大学 | 特定晶面纳米二氧化铈的制备方法 |
| CN108117842A (zh) * | 2016-11-30 | 2018-06-05 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种化学机械抛光液及其制备方法 |
| CN108821324A (zh) * | 2018-09-17 | 2018-11-16 | 珠海琴晟新材料有限公司 | 一种纳米氧化铈及其制备方法和应用 |
| CN112062146A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-11 | 包头天骄清美稀土抛光粉有限公司 | Cmp用铈钇研磨材料及其制备方法 |
| WO2022135607A1 (zh) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种氧化铈的合成方法及其使用方法 |
| CN115058199A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-09-16 | 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 | 一种高分散类球纳米氧化铈抛光液及其应用 |
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2014
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106495200A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-03-15 | 东北大学 | 一种无水硫酸盐型稀土层状氢氧化物及其制备方法 |
| CN106495200B (zh) * | 2016-10-27 | 2017-12-29 | 东北大学 | 一种无水硫酸盐型稀土层状氢氧化物及其制备方法 |
| CN108117842A (zh) * | 2016-11-30 | 2018-06-05 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种化学机械抛光液及其制备方法 |
| CN107651703A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-02 | 天津大学 | 特定晶面纳米二氧化铈的制备方法 |
| CN108821324A (zh) * | 2018-09-17 | 2018-11-16 | 珠海琴晟新材料有限公司 | 一种纳米氧化铈及其制备方法和应用 |
| CN112062146A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-11 | 包头天骄清美稀土抛光粉有限公司 | Cmp用铈钇研磨材料及其制备方法 |
| WO2022135607A1 (zh) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种氧化铈的合成方法及其使用方法 |
| CN115058199A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-09-16 | 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 | 一种高分散类球纳米氧化铈抛光液及其应用 |
| CN115058199B (zh) * | 2022-08-18 | 2022-11-15 | 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 | 一种高分散类球纳米氧化铈抛光液及其应用 |
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