[发明专利]一种氧化铈的合成方法及其使用方法

说明书

本发明提供了一种氧化铈的合成方法，包括将铈源水溶液添加至沉淀剂溶液中，生成原料溶液；向原料溶液中通入氮气，并充分搅拌所述原料溶液；过滤所述原料溶液，得到沉淀物；氮气保护下干燥所述沉淀物；氮气保护下焙烧所述沉淀物，得到所述氧化铈。以及将上述氧化铈用于化学机械抛光的使用方法。通过本发明中的方法合成出的氧化铈具有良好的CMP抛光活性。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种氧化铈的合成方法及其使用方法。

背景技术

氧化铈是一种重要的抛光磨料，在集成电路CMP中有着广泛应用。在较低的固含量下就可达到高的抛光效果，使其作为磨料在化学机械抛光液领域备受关注。比如，以氧化铈作为磨料应用于浅沟槽隔离(STI)工艺抛光已有大量报道(如ZL201310495424.5，ZL200510069987.3)。同时，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使用传统的氧化硅或氧化铝材料作为磨料的抛光液具有更大的应用前景和市场优势。

研究表明，以氧化铈作为磨料时，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

同时，氧化铈颗粒表面Ce离子价态分布对抛光特性起着关键影响。Ce³⁺及Ce⁴⁺在氧化铈颗粒中的比例对其抛光活性有重要的影响。本发明通过引入不同价态铈盐作为原料，合成三、四价铈混合组成的氧化铈纳米颗粒，实现对氧化铈颗粒表面价态组成的控制合成。所合成的氧化铈应用于CMP抛光，显示出独特的CMP抛光特性。

发明内容

本发明公开了一种氧化铈的合成方法，包括将铈源水溶液添加至沉淀剂溶液中，生成原料溶液；向原料溶液中通入氮气，并充分搅拌所述原料溶液；过滤所述原料溶液，得到沉淀物；氮气保护下干燥所述沉淀物；氮气保护下焙烧所述沉淀物，得到所述氧化铈。

优选的，所述铈源含有Ce³⁺和Ce⁴⁺，Ce³⁺/Ce⁴⁺的摩尔比例1/1-1/1000。

优选的，所述Ce³⁺/Ce⁴⁺的摩尔比例1/10-1/100。

优选的，所述铈源与所述沉淀剂的摩尔比为(1.0/3.5)-(1.0/6.0)。

优选的，所述铈源为可溶性铈盐。

优选的，所述可溶性铈盐为氯化铈，硝酸铈，醋酸铈，硝酸铈铵，硫酸铈中的一种或多种。

优选的，所述可溶性铈盐为硝酸铈和/或硝酸铈铵。

优选的，所述铈源水溶液的浓度为0.1M-1.0M。

优选的，所述铈源水溶液的浓度为0.2M-0.6M。

优选的，所述沉淀剂为可溶性碱。

优选的，所述可溶性碱为氢氧化钠，氢氧化钾，氨水中的一种或多种。

优选的，所述可溶性碱为氨水。

优选的，所述沉淀剂溶液的浓度为0.1M-3.0M.

优选的，所述沉淀剂溶液的浓度为0.5M-1.5M.

优选的，所述氮气保护下焙烧温度为300-750℃。

优选的，所述氮气保护下焙烧温度为400-750℃。

优选的，所述焙烧时间为1.0-8.0h。

优选的，所述焙烧时间为3.0-6.0h。