一种氧化镧铈固溶体颗粒及其制备方法和应用技术

本申请提供一种氧化镧铈固溶体颗粒及其制备方法和应用，该氧化镧铈固溶体颗粒中的氧化镧添加量在15％

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镧铈固溶体颗粒及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及材料领域，尤其涉及一种氧化镧铈固溶体颗粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]针对集成电路浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)的化学机械抛光(Chemical mechanical planarization，CMP)工艺，选择合适的抛光材料是关键，传统的硅磨料容易在尺寸较大的STI处形成蝶形缺陷，以二氧化铈作为研磨颗粒的第二代抛光液，具有高选择性和抛光终点自动停止的特性，能够十分有效地解决第一代STI工艺缺点。二氧化铈中的Ce
4+
具有强氧化作用，对很多物质的化学作用有效；二氧化铈的莫氏硬度为6，介于软质层与硅片或SiO2粒子之间(莫氏硬度均为7)，因此不会对硅片基体造成严重的机械损伤。由于抛光表面的粗糙度值与嵌入基体的切削深度成正比，因此使用纳米二氧化铈磨料抛光后可得到极低的表面粗糙度值，表现良好的抛光表面。
[0003]目前应用于STI层及层间介电层CMP工艺的氧化铈磨料多为单一高纯的二氧化铈颗粒，由于二氧化铈具有较高密度(7.13g/cm3)导致氧化铈磨料在CMP应用中较容易沉降到抛光垫上及CMP设备的管路中，造成颗粒损失进而使CMP工艺中材料去除效率下降、设备难于清洁、浆料使用寿命下降等问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种氧化镧铈固溶体颗粒，通过加入不同比例的氧化镧使镧原子代替铈原子在晶格中的位置形成镧铈固溶体，使磨料的密度下降进而改善磨料的悬浮性能，来解决CMP工艺中材料去除效率下降、设备难于清洁、浆料使用寿命下降等问题。
[0005]为实现以上目的，本申请提供一种氧化镧铈固溶体颗粒，以质量百分比计，所述氧化镧铈固溶体颗粒中的氧化镧含量为15％～40％。
[0006]优选地，所述氧化镧铈固溶体颗粒中的氧化镧含量为20％～30％。
[0007]本申请还提供上述的氧化镧铈固溶体颗粒的制备方法，包括：
[0008]按照比例配置硝酸镧铈溶液；
[0009]向所述硝酸镧铈溶液中加入碳酸氢铵溶液，沉淀得到碳酸镧铈晶体颗粒；
[0010]将所述碳酸镧铈晶体颗粒灼烧得到所述氧化镧铈固溶体颗粒。
[0011]优选地，所述沉淀温度为60～100℃；所述灼烧温度为350～1200℃。
[0012]本申请还提供一种化学机械抛光液，包括上述的氧化镧铈固溶体颗粒。
[0013]优选地，所述化学机械抛光液的T50为20～50min。
[0014]优选地，所述化学机械抛光液的T50为20～40min。
[0015]优选地，所述化学机械抛光液的pH为2～13。
[0016]优选地，所述化学机械抛光液的pH为4～6或10～12。
[0017]本申请还提供上述的氧化镧铈固溶体颗粒，或上述的化学机械抛光液在化学机械抛光中的应用。
[0018]与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
[0019]本申请提供的氧化镧铈固溶体颗粒，氧化镧添加量在15％
‑
40％之间，以提高单独铈元素晶体的化学活性，使其在抛光应用中具有更高的材料去除效率，由于镧元素的大量加入使得镧铈固溶体的密度低于纯铈晶体，从而提高了氧化镧铈固溶体颗粒磨料的悬浮性能，使氧化镧铈固溶体颗粒磨料在化学机械抛光应用中不容易沉降到抛光垫上及化学机械抛光设备的管路中，不会造成颗粒损失，可以提高在化学机械抛光工艺中材料去除速率，设备便于清洁，浆料使用寿命延长。另外镧的价格低于铈的价格，采用本方案亦有降低成本的优势。
具体实施方式
[0020]如本文所用之术语：
[0021]“由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0022]连接词“由
……
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由
……
组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
[0023]当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
[0024]在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
[0025]“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
[0026]“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
[0027]本申请提供一种氧化镧铈固溶体颗粒，以质量百分比计，所述氧化镧铈固溶体颗粒中的氧化镧含量为15％～40％，例如可以为15％～20％，或20％～30％，或20％～35％，更具体的例如可以为15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％或40％。优选地，所述氧化镧铈固溶体颗粒中的氧化镧含量为20％～30％。
[0028]其中，固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相。通常以一种化学物质为基体溶有其他物质的原子或分子所组成的晶体，在合金和硅酸盐系统中较多见，在多原子物质中亦存在。
[0029]本申请的氧化镧铈固溶体颗粒是指在二氧化铈颗粒中掺杂镧元素的固溶体。其中，根据休谟
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罗斯里(Hume
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Rothery)固溶理论提出当溶质和主晶体的离子半径相对差值在14％以下时有利于形成固溶体，相对差在14％
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15％时，尺寸因素不利于固溶体形成，俩固溶体的固溶度是很有限的。而三价镧离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化镧铈固溶体颗粒，其特征在于，以质量百分比计，所述氧化镧铈固溶体颗粒中的氧化镧含量为15％～40％。2.根据权利要求1所述的氧化镧铈固溶体颗粒，其特征在于，所述氧化镧铈固溶体颗粒中的氧化镧含量为20％～30％。3.权利要求1或2所述的氧化镧铈固溶体颗粒的制备方法，其特征在于，包括：按照比例配置硝酸镧铈溶液；向所述硝酸镧铈溶液中加入碳酸氢铵溶液，沉淀得到碳酸镧铈晶体颗粒；将所述碳酸镧铈晶体颗粒灼烧得到所述氧化镧铈固溶体颗粒。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述沉淀温度为60～100℃；所述灼烧温度为350～1200℃。5.一种化学机械抛光...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，张兴祖，
申请(专利权)人：深圳市聚芯半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：