[发明专利]氟氧化镧铈稀土抛光液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土抛光液及其制备方法。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)作为目前能够在半导体制造过程中提供全局平坦化的重要技术，将随着半导体技术的不断发展，半导体元件结构不断减小，而发挥越来越大的作用。

CMP整体装置主要由工件承载器、置放抛光垫的平台和浆料供给器三部分结合而成。在进行化学机械抛光时，工件在承载器的带动下进行旋转，压头以一定的压力作用下同样进行旋转着的抛光垫上，由磨料和化学溶液组成的抛光浆料在工件和抛光垫两者之间流动。此时，由于浆料中的化学物质以及磨料与工件表面产生水解或腐蚀等化学反应，在工件表面形成一层易除去的氧化膜。之后用浆料中的磨料和抛光垫的机械作用将这层膜清除，并随抛光浆料流走，使得工件裸露出新的表面。此后又经历抛光浆料的化学腐蚀和机械作用，重新被去除。循环进行上述的抛光浆料对工件的化学机械作用，就完成了对工件的化学机械抛光。

稀土抛光浆液具有硬度低、划伤少、抛光速度快和精度高等特点，在抛光过程中，稀土抛光浆料所起的作用主要是通过化学作用在工件表面形成一层膜，而后抛光浆料中的磨料通过机械作用将膜去除掉，最终完成化学机械抛光过程。

稀土抛光浆料的配方包括磨料以及pH调节剂和分散剂等助剂，添加这些助剂可以使浆料具有更稳定的分散性能，更强的抛光性能。浅沟槽隔离技术(shallow trench isolations，STI)在半导体制程中起着至关重要的作用，它对半导体器件的最终性能起着重要的作用。CMP工艺在半导体的STI制程的中起到很关键的作用，STI制程的CMP工艺中的抛光速率、抛光精度和抛光选择比等关键指标都主要依赖于抛光浆料的组成。所以，抛光浆料的配方是CMP工艺的核心。

专利CN100497508C公布了一种富铈稀土抛光粉的生产方法，通过在抛光粉合成过程中引入晶种制备得到了高分散性的氟氧化镧铈抛光粉，但所述晶种需要预先制备，并且所述抛光粉未进一步配制为特定化学组成的抛光浆液。专利CN101899281公布了一种抛光粉的制造方法，但所述抛光粉颗粒尺寸较大，抛光精度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氟氧化镧铈稀土抛光液及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的氟氧化镧铈稀土抛光液，以水为载体，含有氟氧化镧铈抛光粉、分散剂和pH值调节剂；

其中，分散剂的含量为抛光液总质量的0.5～1wt％，pH值调节剂的用量，以抛光液pH值达到8.5-10.0为准，所述抛光液质量固含量为25-45wt％；

铈占镧铈总质量的60-80wt％，氟的质量分数为氟氧化镧铈总质量的3-5wt％；

所说的分散剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠或聚丙烯酸中一种或多种，优选聚丙烯酸；所述分散剂加入量为浆料总质量的0.5-1wt％；

所说的pH值调节剂为氨水、碳酸钠或氢氧化四甲铵(TMAH)中一种或多种；

所述氟氧化镧铈抛光粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)沉淀：将镧盐和铈盐的混合溶液，在80-90℃下，加入碳酸盐沉淀剂至混合溶液pH值为6.4-10.0，进行沉淀，得到碳酸镧铈混合物；

混合溶液中，镧盐的浓度为100-200克/升，铈盐的浓度为100-200克/升；

铈占镧铈总质量的60-80wt％；

所说的镧盐为镧的硝酸盐或氯化盐；

所述的铈盐为铈的硝酸盐或氯化盐；

所述的碳酸盐选自碳酸钠或碳酸氢氨中的一种以上；

(2)氟化：将氢氟酸加入步骤(1)的产物，进行氟化反应，得到氟碳酸镧铈；

氢氟酸的加入量为碳酸镧铈总质量的5-7wt％，脱水，得到氟碳酸镧铈滤饼，在100～120℃烘干12～15小时后，在800-1200℃下焙烧3-8小时，得到氟氧化镧铈抛光粉，其中氟的质量分数为3-5wt％；

(3)粉碎：将获得的氟氧化镧铈抛光粉气流粉碎至颗粒平均粒度D₅₀分布于0.8-1.0μm，D₉₀分布于1.8-2.0μm；

(4)然后将气流粉碎后的产物，配制成为质量固含量为50-60wt％的浆料，球磨破碎至对应浆料中，颗粒平均粒度D₅₀分布于0.6-0.7μm，D₉₀分布于1.0-1.1μm；

本发明的氟氧化镧铈稀土抛光液的制备方法，包括如下步骤：