【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抛光液，具体涉及一种抛光液用氧化铈基磨料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、化学机械研磨(chemical mechanical polishing，简称cmp)是半导体制造过程中用于平坦化晶片表面的关键技术。它结合了化学腐蚀和机械磨料磨削两种作用机制，用于去除晶片表面的多余材料，降低表面粗糙度，实现表面平整。由于集成电路芯片的微型化和大规模集成，对晶片表面的平整度要求越来越高，cmp技术因此变得尤为重要。cmp技术的效率取决于cmp的工序条件、抛光液的种类、抛光垫的种类等。其中磨料在抛光液中扮演着至关重要的角色。氧化铈磨料具有较高硬度以及化学活性，在抛光领域展现出了较好的抛光速率和选择性，近年来越来越得到广泛应用。
2、公开号为cn101818047a的中国专利文献公开了氧化硅-氧化铈核壳复合磨料颗粒及其制备和应用，该复合磨料颗粒的内核为球形氧化硅内核，外壳为氧化铈包覆层，可以提高抛光去除率和抛光选择比，减少抛光缺陷。
3、公开号为cn117210136a的中国专利文献公开了一种高三价铈离子含量的铈基稀土抛光浆料的制备方法，该专利技术将纯氧化铈、氧化镧铈、含镨氧化铈、含氟氧化镧铈、含氟氧化镧铈镨、含氟氧化镧铈镨钕中的至少一种，和铈金属粉末充分混合形成混合物，将混合物煅烧后得到煅烧产物，煅烧产物经循环湿磨后，得到产品铈基稀土抛光浆料。产品铈基稀土抛光浆料具有高比例三价铈含量，其有利于与被抛件表面的si结合，提高抛光效率以及选择比。
4、公开号为cn117343646a的中国专利文
5、为了提高抛光效率以及磨料在抛光液中的稳定性，降低抛光成本，有必要研发新型的氧化铈基磨料。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，制备工艺简单高效，设备要求低，反应条件温和，制得的氧化铈基磨料平均粒径为30～500nm，抛光效率高，选择性好，在抛光液中的稳定性好。
2、具体采用的技术方案如下：
3、一种抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)制备磁性粒子悬浮液，调节磁性粒子悬浮液的ph至7.5～9，搅拌升温至40～50℃，再加入硅源，反应后得到sio2包覆的磁性粒子，所述的磁性粒子为铁钴氧体、镍铁氧体、锰铁氧体、γ-fe2o3或coni合金；
5、(2)制备sio2包覆的磁性粒子悬浮液，调节sio2包覆的磁性粒子悬浮液的ph至8～9，搅拌升温至70～90℃，再加入铈源和钛源反应，反应过程中维持体系ph为8～9，反应结束后得到所述的抛光液用氧化铈基磨料。
6、本专利技术利用二氧化硅包覆磁性粒子，在此基础上再进行二氧化钛掺杂氧化铈的包覆，制得氧化铈基磨料，各层之间紧密结合，结合力强，三层结构之间协同发挥作用，在提高抛光效率的基础上降低成本，且保障了对应的氧化铈基磨料在抛光液中的稳定性，另外，由于内层磁性粒子的引入，该氧化铈基磨料在使用后可以被磁性回收，绿色环保。
7、铁钴氧体、镍铁氧体、锰铁氧体、γ-fe2o3、coni合金等磁性粒子表现为超顺磁性，在外加磁场作用下，这些材料能够快速地达到磁化饱和状态，但一旦外加磁场移除，磁化就会迅速消失，不会残留磁化，这有利于磁性粒子悬浮液的分散稳定性，便于在其表面包覆致密氧化硅。
8、优选的，所述的磁性粒子的粒径为20～150nm，所述的铁钴氧体包括cofe2o4，所述的镍铁氧体包括nife2o4，所述的锰铁氧体包括mnfe2o4。
9、步骤(1)中，将磁性粒子分散于极性溶剂中制备得到磁性粒子悬浮液，所述的极性溶剂为水和/或乙醇，磁性粒子悬浮液中磁性粒子的含量为1～3wt％。
10、优选的，所述的硅源为硅酸钠或正硅酸乙酯，以sio2的质量计，磁性粒子和硅源的质量比为1：0.05～10。
11、优选的，步骤(1)中，加入硅源后，40～50℃反应后得到sio2包覆的磁性粒子。
12、步骤(2)中，sio2包覆的磁性粒子悬浮液中，sio2包覆的磁性粒子的含量为10～20wt％，sio2包覆的磁性粒子悬浮液的溶剂为水。
13、优选的，所述的铈源为硝酸铈六水合物，所述的钛源为三氯化钛，ce3+和ti3+的摩尔比为1：0.05～0.4。
14、进一步优选的，sio2包覆的磁性粒子、硝酸铈六水合物和三氯化钛的质量比为1：0.02～1：0.002～0.2。
15、优选的，步骤(2)中，加入铈源和钛源反应后，70～90℃反应2～10h得到所述的抛光液用氧化铈基磨料。
16、本专利技术还提供了所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法制得的抛光液用氧化铈基磨料。所述的抛光液用氧化铈基磨料的粒径为30～500nm，包括三层结构，内层为磁性粒子，中层为二氧化硅，外层为二氧化钛掺杂氧化铈。
17、本专利技术还提供了一种抛光液，包括所述的抛光液用氧化铈基磨料。
18、优选的，所述的抛光液中，以质量份数计，包括5～30份抛光液用氧化铈基磨料，0.1～1份分散剂，70～95份去离子水；所述的分散剂为山梨糖醇、甘露糖醇、赤藓糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇或木糖醇。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
20、(1)本专利技术提供的抛光液用氧化铈基磨料包括三层结构，内层为磁性粒子，中层为二氧化硅，外层为二氧化钛掺杂氧化铈，通过调控最外层的ti/ce比例，可以提高三价铈含量，从而增强抛光效率，且该氧化铈基磨料使用后，可以被磁性回收，绿色环保。
21、(2)本专利技术提供的抛光液用氧化铈基磨料适用于多种金属和非金属材料的精细抛光，具有优良的抛光性能、经济性和环保性，且该氧化铈基磨料在抛光液中的分散稳定性高，有助于提高抛光效率，降低抛光缺陷。
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1.一种抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，所述的磁性粒子的粒径为20～150nm，所述的铁钴氧体包括CoFe2O4，所述的镍铁氧体包括NiFe2O4，所述的锰铁氧体包括MnFe2O4。
3.根据权利要求1所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，将磁性粒子分散于极性溶剂中制备得到磁性粒子悬浮液，所述的极性溶剂为水和/或乙醇，磁性粒子悬浮液中磁性粒子的含量为1～3wt％。
4.根据权利要求1所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，所述的硅源为硅酸钠或正硅酸乙酯，以SiO2的质量计，磁性粒子和硅源的质量比为1：0.05～10。
5.根据权利要求1所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，SiO2包覆的磁性粒子悬浮液中，SiO2包覆的磁性粒子的含量为10～20wt％，SiO2包覆的磁性粒子悬浮液的溶剂为水。
6.根据权利要求1所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，所述的铈源为硝酸铈六
7.根据权利要求6所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，SiO2包覆的磁性粒子、硝酸铈六水合物和三氯化钛的质量比为1：0.02～1：0.002～0.2。
8.根据权利要求1-7任一所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法制得的抛光液用氧化铈基磨料。
9.一种抛光液，其特征在于，包括权利要求8所述的抛光液用氧化铈基磨料。
10.根据权利要求9所述的抛光液，其特征在于，以质量份数计，包括5～30份抛光液用氧化铈基磨料，0.1～1份分散剂，70～95份去离子水；所述的分散剂为山梨糖醇、甘露糖醇、赤藓糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇或木糖醇。
...【技术特征摘要】
1.一种抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，所述的磁性粒子的粒径为20～150nm，所述的铁钴氧体包括cofe2o4，所述的镍铁氧体包括nife2o4，所述的锰铁氧体包括mnfe2o4。
3.根据权利要求1所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，将磁性粒子分散于极性溶剂中制备得到磁性粒子悬浮液，所述的极性溶剂为水和/或乙醇，磁性粒子悬浮液中磁性粒子的含量为1～3wt％。
4.根据权利要求1所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，所述的硅源为硅酸钠或正硅酸乙酯，以sio2的质量计，磁性粒子和硅源的质量比为1：0.05～10。
5.根据权利要求1所述的抛光液用氧化铈基磨料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，sio2包覆的磁性粒子悬浮液中，sio2包覆的磁性粒子的含量...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙爱华，储成义，曹彦伟，郭建军，程昱川，余四文，许高杰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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