[发明专利]一种复合氧化物磨粒及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合氧化物磨粒的制备方法，该复合氧化物为CeO2‑ZrO2‑Pr6O11‑Al2O3‑SiO2复合氧化物，包括以下步骤：将氧化镨和氧化铈分别溶于硝酸中；将Ce、Zr、Pr、Al的硝酸盐溶解在去离子水中，加入SiCl4溶液，加入表面活性剂，稀氨水滴加到混合溶液中，调整pH值8时停止滴加，继续搅拌2h后常温下陈化72小时；将混合物过滤分离后干燥8h；将制备的沉淀物在空气下700‑900℃焙烧2h即得。本发明方法制得的五元复合氧化物能够结合多种磨粒的综合性能，既能提高抛光速率，又能够增加化学机械抛光的均匀性，五元材料互相复合，不可避免会使一些成分进入另一些成分的晶格，在一定范围内，增加了磨粒氧化物的晶格缺陷，采用本发明方法不仅提高化学活性，又改善磨粒的抛光性能。

技术领域

本专利涉及化学机械抛光领域制备领域，具体涉及一种由二氧化铈、二氧化锆、氧化镨、氧化铝、二氧化硅复合的氧化物磨粒的制备方法。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是Walsh和Herzog在 1965年首次提出(以二氧化硅为抛光浆料)，通过超微粒子的研磨作用和浆料的化学腐蚀作用在被研磨的工件表面形成光洁平坦(可达纳米级)表面(胡建东,南昌大学博士论文2007)。化学机械抛光是机械磨削和化学腐蚀的组合技术，己经应用于各种需要平整化的工件(包括蓝宝石，半导体硅片，金属片等)的化学机械抛光，近十几年在半导体工业中获得了引人注目的发展。

人们用抛光粉对玻璃表面进行抛光处理已经有几百年的历史，而在半导体行业，CMP最早用于硅基片的抛光(胡建东,南昌大学博士论文2007)。1990年 IBM公司首先提出了CMP平面化技术，并于1991年成功的应用于64Mb的 DRAM生产(胡建东,南昌大学博士论文2007)。此后，各种电子元器件的抛光走向CMP。由于传统的平面化技术，如热流法、旋转式玻璃法、回蚀法、选择淀积法、低压CVD、等离子增强CVD等等，都只能对工件进行局部平整化，不能做到全局平面化；而CMP可以获得全局平面化效果的平整化技术。因此，在当前的半导体科技中，CMP已经成为众所瞩目的抛光技术，其技术进步已经影响着半导体技术的发展。

化学机械抛光的抛光液一般由超细固体粒子研磨剂(如纳米或亚微米CeO₂， SiO₂、A1₂O₃粒子)，表面活性剂，氧化剂，稳定剂等组成，固体粒子提供研磨作用，而氧化剂提供腐蚀溶解作用。抛光液的化学成分及浓度，固体粒子的种类、大小、形貌及浓度，抛光浆料的pH值、粘度、流速及流动途径等对材料的去除都有重要的影响(胡建东,南昌大学博士论文2007)。磨粒(抛光粉)对抛光性能的影响研究比较多。通常认为磨粒的硬度，粒径，内部缺陷等对抛光性能有着比较重要的影响。其中有一项指标，就是抛光活性。抛光粉化学活性指在抛光过程中抛光粉通过化学或其它相关作用对工件表面水化层物质的去除能力。对于相同成分的抛光粉，其化学活性主要是由晶格缺陷引起，一般情况下，在一定范围内，内部晶格缺陷多的抛光粉化学活性高。因而可通过某些手段增加抛光粉晶格缺陷以提高其抛光能力(胡建东,南昌大学博士论文2007)。同时，抛光粉的硬度和表面活性均与煅烧温度有很大关系。一般情况是抛光能力随煅烧温度的变化往往呈峰形，有一个极大值(胡建东,南昌大学博士论文2007)。温度过低，抛光粉粒子偏软，致使抛光粉抛光效率减弱，抛光速度小；而煅烧温度过高，致使抛光粉粒子太硬，研磨中不易破碎，不容易暴露颗粒新的晶面，晶格排列有序性增强，晶格缺陷减少，抛光活性下降，只能对玻璃表面起机械研磨作用，在工件表面上产生划伤并使抛光速率降低。