本發(fā)明公開了氧化鈰粉體的制備方法，尤其涉及一種應(yīng)用于sti拋光漿料中的氧化鈰研磨顆粒的制備方法。

背景技術(shù)：

目前，氧化鈰作為磨料應(yīng)用于淺溝槽隔離(sti)工藝拋光研究已有大量報(bào)道，如專利201310495424.5報(bào)道了一種用于淺溝槽隔離(sti)工藝的化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)組合物，組合物以氧化鈰為磨料，拋光要求達(dá)到高的氧化硅/氮化硅拋光選擇比；專利200510069987.3公開了一種化學(xué)機(jī)械拋光漿料及拋光基板的方法，所涉及的拋光薄膜為氧化硅層，該類材料要求拋光液對氧化硅具有高的拋光速率和低的缺陷產(chǎn)生，對氮化硅顯示低的拋光速率，從而達(dá)到高的氧化硅/氮化硅拋光選擇比。

氧化鈰的制備一般通過高溫焙燒碳酸鈰前驅(qū)體得到，傳統(tǒng)的碳酸鈰制備過程需要以能夠生成碳酸根或碳酸氫根的可溶性鹽作為沉淀劑，如碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鈉、碳酸鉀等。以這些沉淀劑制備碳酸鈰的過程中，不可避免地產(chǎn)生大量廢水，對環(huán)境造成污染危害，也增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

本發(fā)明提出了一種創(chuàng)新性的碳酸鈰合成方法，以二氧化碳為沉淀劑，沉淀反應(yīng)過程中不產(chǎn)生氨氮廢水，反應(yīng)得到碳酸鈰經(jīng)簡單洗滌后，焙燒得到高純度氧化鈰粉體，經(jīng)分散處理后，可有效應(yīng)用于集成電路拋光應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種氧化鈰的制備方法，該制備方法包括：

步驟一：通過沉淀法，進(jìn)一步由晶化反應(yīng)制備碳酸鈰前驅(qū)體；

步驟二：高溫焙燒所述碳酸鈰前驅(qū)體制備氧化鈰粉體。

其中，所述步驟一包括：

-配制鈰源水溶液，加熱并持續(xù)攪拌；

-待鈰源水溶液升溫至沉淀反應(yīng)溫度，以鼓泡方式向鈰源水溶液引入沉淀劑直至沉淀終點(diǎn)；

-保溫并持續(xù)攪拌上述反應(yīng)溶液，經(jīng)進(jìn)一步的晶化反應(yīng)制得碳酸鈰前驅(qū)體。

在前述的步驟一操作流程中，鈰源水溶液可以為硝酸鈰、氯化鈰、醋酸鈰中一種或幾種水溶液，優(yōu)選為硝酸鈰、醋酸鈰，鈰源水溶液的摩爾濃度為0.05-1.0m。

在前述的步驟一操作流程中，所述沉淀法使用的沉淀劑為二氧化碳?xì)怏w或二氧化碳與其它氣體混合。

在前述的步驟一操作流程中，所述沉淀反應(yīng)溫度范圍為60-100℃。

在前述的步驟一操作流程中，所述沉淀法的沉淀終點(diǎn)為，持續(xù)加入所述的沉淀劑，反應(yīng)體系中再無新沉淀物析出；沉淀結(jié)束后，繼續(xù)保溫?cái)嚢?-24小時(shí)。且將所得的碳酸鈰沉淀物分離脫水、洗滌、干燥得到碳酸鈰前驅(qū)體。

在前述的步驟二中，對前述碳酸鈰前驅(qū)體進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為400-900℃，焙燒時(shí)間為0.5-10小時(shí)。

優(yōu)選地，對所制得的氧化鈰晶體進(jìn)一步經(jīng)分散處理，所述分散處理過程無特殊限定，可以是機(jī)械研磨如球磨、氣流粉碎等，分散過程中可以添加有機(jī)分散劑，所述有機(jī)分散劑可以為聚丙烯酸及其鹽類。

本發(fā)明所制備的氧化鈰可應(yīng)用于sti拋光領(lǐng)域，可以達(dá)到較高的teos拋光速率和teos/sin拋光選擇比。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不 僅僅局限于下述實(shí)施例。

本發(fā)明所用試劑及原料均市售可得。

實(shí)施例1

在室溫條件下，首先配制0.05m硝酸鈰溶液，在100℃攪拌條件下，向上述溶液中鼓泡加入純二氧化碳?xì)怏w，同時(shí)攪拌混合液，當(dāng)不再有新的沉淀析出，停止鼓泡，繼續(xù)保溫?cái)嚢?小時(shí)晶化反應(yīng)，將所得沉淀物經(jīng)純水洗滌3次后、過濾得到濾餅烘干后得到碳酸鈰粉體；所得碳酸鈰粉體進(jìn)一步在400℃靜態(tài)空氣中焙燒10小時(shí)，冷卻后得到氧化鈰粉體；通過添加0.01％聚丙烯酸作為分散劑，對所得氧化鈰粉體進(jìn)行球磨分散處理，通過控制球磨分散時(shí)間，得到可應(yīng)用于sti拋光的氧化鈰磨料。

實(shí)施例2

在室溫條件下，首先配制0.5m醋酸鈰溶液，在60℃攪拌條件下，向上述溶液中鼓泡加入純二氧化碳?xì)怏w，同時(shí)攪拌混合液，當(dāng)不再有新的沉淀析出，停止鼓泡，繼續(xù)保溫?cái)嚢?4小時(shí)晶化反應(yīng)，將所得沉淀物經(jīng)純水洗滌3次后、過濾得到濾餅烘干后得到碳酸鈰粉體；所得碳酸鈰粉體進(jìn)一步在900℃靜態(tài)空氣中焙燒0.5小時(shí)，冷卻后得到氧化鈰粉體；通過添加聚丙烯酸作為分散劑，對所得氧化鈰粉體進(jìn)行球磨分散處理，通過控制球磨分散時(shí)間，得到可應(yīng)用于sti拋光的氧化鈰磨料。

實(shí)施例3

在室溫條件下，首先配制1.0m醋酸鈰溶液，在90℃攪拌條件下，向上述溶液中鼓泡加入純二氧化碳?xì)怏w，同時(shí)攪拌混合液，當(dāng)不再有新的沉淀析出，停止鼓泡，繼續(xù)保溫?cái)嚢?4小時(shí)晶化反應(yīng)，將所得沉淀物經(jīng)純水洗滌3次后、過濾得到濾餅烘干后得到碳酸鈰粉體；所得碳酸鈰粉體進(jìn)一步在600℃靜態(tài)空氣中焙燒4小時(shí)，冷卻后得到氧化鈰粉體；通過添加聚丙烯酸作為分 散劑，對所得氧化鈰粉體進(jìn)行球磨分散處理，通過控制球磨分散時(shí)間，得到可應(yīng)用于sti拋光的氧化鈰磨料。

實(shí)施例4

在室溫條件下，首先配制0.5m醋酸鈰溶液，在90℃攪拌條件下，向上述溶液中鼓泡加入二氧化碳(占50％體積分?jǐn)?shù))和氮?dú)?占50％體積分?jǐn)?shù))混合氣體，同時(shí)攪拌混合液，當(dāng)不再有新的沉淀析出，停止鼓泡，繼續(xù)保溫?cái)嚢?4小時(shí)晶化反應(yīng)，將所得沉淀物經(jīng)純水洗滌3次后、過濾得到濾餅烘干后得到碳酸鈰粉體；所得碳酸鈰粉體進(jìn)一步在700℃靜態(tài)空氣中焙燒3小時(shí)，冷卻后得到氧化鈰粉體；通過添加聚丙烯酸作為分散劑，對所得氧化鈰粉體進(jìn)行球磨分散處理，通過控制球磨分散時(shí)間，得到可應(yīng)用于sti拋光的氧化鈰磨料。

對比實(shí)施例

在室溫條件下，首先配制0.5m醋酸鈰溶液，在60℃攪拌條件下，向上述溶液中鼓泡加入純二氧化碳?xì)怏w，同時(shí)攪拌混合液，當(dāng)不再有新的沉淀析出，停止鼓泡，將所得沉淀物經(jīng)純水洗滌3次后、過濾得到濾餅烘干后得到碳酸鈰粉體；所得碳酸鈰粉體進(jìn)一步在900℃靜態(tài)空氣中焙燒0.5小時(shí)，冷卻后得到氧化鈰粉體；通過添加聚丙烯酸作為分散劑，對所得氧化鈰粉體進(jìn)行球磨分散處理，通過控制球磨分散時(shí)間，得到可應(yīng)用于sti拋光的氧化鈰磨料。

實(shí)施例效果

分別用上述對比例和實(shí)施例中1-4制備得到的氧化鈰為磨料，通過添加0.5％含量的paa(分子量為4000)，配制氧化鈰固含量為0.5％，ph為5.0的拋光液漿料，并測試上述實(shí)施例對應(yīng)拋光液的拋光速率和拋光選擇比。

分別用上述對比例和實(shí)施例中1-4配制的拋光液對空白晶片進(jìn)行拋光，拋光條件相同，拋光參數(shù)如下：logitech拋光墊，向下壓力3psi，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速/拋光頭轉(zhuǎn)速＝60/80rpm，拋光時(shí)間60s，化學(xué)機(jī)械拋漿料流速100ml/min。拋光所用晶圓切片均由市售(例如美國svtc公司生產(chǎn)的)8英寸鍍膜晶圓切片而成。拋光所用的金屬薄膜晶圓切片上金屬薄膜層厚度由napson公司生產(chǎn)的rt-7o/rg-7b測試儀測得，teos和sin的薄膜厚度由teosnanomatrics公司生產(chǎn)的rt-7o/rg-7b測試儀測得。用拋光前后測得的厚度差值除以拋光耗用時(shí)間即得金屬薄膜去除速率，拋光時(shí)間為1分鐘。拋光后teos表面缺陷通過光學(xué)顯微鏡100倍放大下觀察。

表1為拋光測試結(jié)果，結(jié)果表明，所合成氧化鈰磨料可以達(dá)到較高的teos拋光速率和teos/sin拋光選擇比，所制備的氧化鈰具有良好的sti拋光應(yīng)用特性。

表1本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液對比例和實(shí)施例拋光效果

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明所述wt％均指的是質(zhì)量百分含量。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。