CN118270824A - 一种氧化铈合成方法、一种氧化铈及其用途 - Google Patents
一种氧化铈合成方法、一种氧化铈及其用途Info
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Abstract
本发明提供了一种氧化铈的合成方法，包括，S1：分别配置可溶性铈盐水溶液和沉淀剂水溶液，将所述可溶性铈盐水溶液加入至沉淀剂水溶液中，在室温下搅拌；S2：升温至反应温度，保持所述反应温度第一时间；S3：冷却至室温，过滤洗涤沉淀物，并进行干燥，得到球形碳酸铈粉末；S4：高温焙烧所述球形碳酸铈粉末，得到氧化铈产物。本发明的氧化铈合成方法能够合成球形氧化铈；并且，能够实现对球形氧化铈磨料形貌控制；通过本发明中的合成方法合成出的氧化铈磨料在抛光过程中对硅片的划伤率较低。
Description
技术领域
本发明涉及无机化学技术领域，尤其涉及一种氧化铈合成方法、一种氧化铈及其用途。
背景技术
化学机械抛光(CMP)是半导体材料表面平坦化的关键技术，随着半导体先进制程节点的不断突破，CMP对磨料的要求也越来也高。氧化铈是CMP工艺中采用的重要磨料之一，在先进半导体制程浅沟槽隔离、三维闪存以及层间电介质等抛光工艺中有着不可替代的应用地位。氧化铈颗粒的形貌、粒径对其抛光性能有着直接影响。目前大部分氧化铈磨料的形貌不规则，表面棱角较多，抛光过程中很容易对硅片造成划伤而严重影响芯片的成品率。
发明内容
本发明提出一种具有低划伤率的氧化铈磨料的合成方法，首先可控合成了光滑表面的碳酸铈纳米颗粒，然后经洗涤、干燥及高温焙烧后转化为相应尺寸的球形氧化铈纳米颗粒，所得的氧化铈经分散处理后用于化学机械抛光，抛光过程对硅片表面的划伤率较低。具体的，本发明提供一种氧化铈合成方法，包括，
S1：分别配置可溶性铈盐水溶液和沉淀剂水溶液，将所述可溶性铈盐水溶液加入至沉淀剂水溶液中，在室温下搅拌；
S2：升温至反应温度，保持所述反应温度第一时间；
S3：冷却至室温，过滤洗涤沉淀物，并进行干燥，得到碳酸铈粉末；
S4：高温焙烧所述球形碳酸铈粉末，得到氧化铈产物。
优选的，所述可溶性铈盐选自硝酸铈、氯化铈、硫酸铈中的一种或多种。
优选的，所述可溶性铈盐水溶液的浓度为0.01～1.0M。
优选的，所述沉淀剂选自碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、尿素中的一种或多种。
优选的，所述沉淀剂水溶液的浓度为0.1～3.0M。
优选的，所述可溶性铈盐与沉淀剂的摩尔比为(1.0/1.0)～(1.0/60.0)。
优选的，所述反应温度为60-100℃，第一时间为0.5-12小时。
优选的，所述焙烧的温度为300-800摄氏度，所述焙烧的时间为1.0-6.0小时。
本发明的另一方面，提供一种氧化铈，由如上任一所述的氧化铈合成方法合成。
本发明还提供一种将上述的氧化铈用于化学机械抛光的用途。
相较于现有技术，本发明的氧化铈合成方法能够合成具有光滑表面的氧化铈颗粒；通过本发明中的合成方法合成出的氧化铈磨料在抛光过程中对硅片的划伤率较低。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步阐述本发明的优点。
依照表1所示的反应物类型、浓度及合成条件，分别合成实施例1-9的氧化铈。
表1：实施例1-9氧化铈合成实验的合成条件
为了表征上述氧化铈颗粒的抛光性能，进一步制备含有该氧化铈的化学机械抛光液，并进一步测量所述抛光液对TEOS的抛光速率。具体测试条件如下：
将上述氧化铈粉体调配为固含量1wt％，pH为4.5左右水分散液，并进行不同压力条件下测量TEOS空白晶圆的抛光去除速率(RR)。
具体抛光条件为，抛光机台为Mirra，IC1010抛光垫，Platten和Carrier转速分别为93rpm和87rpm，压力3psi，抛光液流速为150mL/min，抛光时间为60秒。测得的抛光速率记于表2。
表2实施例1-9所合成的氧化铈的抛光测试结果
根据上述实验结果可知，不同粒径的碳酸铈经400℃焙烧后，可得到相应尺寸的氧化铈颗粒，其抛光速率随粒径的增大而增大，并且其颗粒表面形貌越接近球形对硅片表面的划伤率越低。当焙烧温度升高至800摄氏度时，由于高温更利于氧化铈的结晶，氧化铈颗粒表面棱角增多，在抛光时对硅片造成了一定程度的划伤。因此，该方法制备的不同氧化铈磨料，在化学机械抛光过程中不仅具有较高的抛光速率而且划伤率较低。
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 (10)
1.一种氧化铈合成方法，其特征在于，包括，
S1：分别配置可溶性铈盐水溶液和沉淀剂水溶液，将所述可溶性铈盐水溶液加入至沉淀剂水溶液中，在室温下搅拌；
S2：升温至反应温度，保持所述反应温度第一时间；
S3：冷却至室温，过滤洗涤沉淀物，并进行干燥，得到碳酸铈粉末；
S4：高温焙烧所述球形碳酸铈粉末，得到氧化铈产物。
2.如权利要求1所述的氧化铈合成方法，其特征在于，
所述可溶性铈盐选自硝酸铈、氯化铈、硫酸铈中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的氧化铈合成方法，其特征在于，
所述可溶性铈盐水溶液的浓度为0.01～1.0M。
4.如权利要求1所述的氧化铈合成方法，其特征在于，
所述沉淀剂选自碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、尿素中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的氧化铈合成方法，其特征在于，
所述沉淀剂水溶液的浓度为0.1～3.0M。
6.如权利要求1所述的氧化铈合成方法，其特征在于，
所述可溶性铈盐与沉淀剂的摩尔比为(1.0/1.0)～(1.0/60.0)。
7.如权利要求1所述的氧化铈合成方法，其特征在于，
所述反应温度为60-100℃，第一时间为0.5-12小时。
8.如权利要求1所述的氧化铈合成方法，其特征在于，
所述焙烧的温度为300-800摄氏度，所述焙烧的时间为1.0-6.0小时。
9.一种氧化铈，其特征在于，
由如权利要求1-8中任一所述的氧化铈合成方法合成。
10.一种将权利要求9所述的氧化铈用于化学机械抛光的用途。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN118270824A true CN118270824A (zh) | 2024-07-02 |
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