本發(fā)明涉及一種改性的氧化鈰的應用。

背景技術(shù)：

1、化學機械平坦化技術(shù)(chemical?mechanical?planarization，cmp)是實現(xiàn)超大規(guī)模集成電路(glsi)多層銅布線全局平坦化的核心技術(shù)，是當前唯一能實現(xiàn)晶圓表面局部和全局平坦化的技術(shù)。這種工藝的目的是使晶圓表面獲得高平整度、降低晶圓表面劃傷、減少金屬離子玷污。在cmp工藝中，將旋轉(zhuǎn)的晶圓壓在旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，同時將包含一些化學試劑和磨料顆粒的拋光液送入到晶圓-拋光墊相互作用區(qū)域中，被加工材料在一定壓力作用下與拋光墊進行機械摩擦，同時與溝槽中的拋光液發(fā)生化學反應，在化學反應與機械研磨的協(xié)同作用下，在化學和機械相互作用下，將晶圓表面的物質(zhì)去除，形成平坦的表面。拋光液是由氧化鈰懸浮顆粒、化學添加劑、去離子水按照一定比例混合而成的懸濁液。拋光液中含有的研磨顆粒分布不均，大顆粒數(shù)(large?particle?count,lpc)與晶圓表面劃傷存在直接的關(guān)系，凝聚產(chǎn)生的大顆粒會造成晶圓表面劃傷缺陷、平坦度參數(shù)不良、拋光工件表面質(zhì)量下降等問題，無法滿足大規(guī)模高品質(zhì)集成電路生產(chǎn)的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供了一種由聚乙烯吡咯烷酮改性的氧化鈰組成的拋光液及其制備方法和應用，該拋光液拋光效果良好，有效減少晶圓表面劃傷，可以滿足大規(guī)模高品質(zhì)集成電路生產(chǎn)的需求。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種改性的氧化鈰，其包括如下步驟：利用聚乙烯吡咯烷酮對氧化鈰進行表面進行改性，得到改性的氧化鈰。

3、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm。

4、在一些實施方式中，所述改性的氧化鈰中所述聚乙烯吡咯烷酮與氧化鈰的質(zhì)量比為1：(1-20)，優(yōu)選為1：(2-10)；例如1：2、1：10、1：2.5或1：5。

5、在一些實施方式中，所述的改性的氧化鈰的制備方法包括如下步驟：在分散劑的存在下，在溶劑中，利用聚乙烯吡咯烷酮對氧化鈰進行表面進行改性，得到改性的氧化鈰。

6、其中，所述分散劑為本領(lǐng)域所用的分散劑，優(yōu)選為聚乙二醇、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇、聚丙烯酸及聚丙烯酸鹽、乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸二鈉中的一種或者多種，例如十二烷基硫酸鈉。

7、其中，所述分散劑與所述氧化鈰的質(zhì)量比為本領(lǐng)域所用的質(zhì)量比，優(yōu)選為(0.9-1.1):1，例如1:1。

8、其中所述分散劑的質(zhì)量百分數(shù)為本領(lǐng)域所用的質(zhì)量百分數(shù)，優(yōu)選為2％-10％(分散劑占所述改性過程中所有原料總質(zhì)量的百分比)，如2％、10％或5％。

9、其中，所述溶劑為本領(lǐng)域常規(guī)的溶劑，優(yōu)選為水，進一步優(yōu)選為去離子水、蒸餾水和超純水中的一種或多種，例如去離子水。

10、其中，所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為本領(lǐng)域所用的質(zhì)量百分數(shù)，優(yōu)選為2％-10％(氧化鈰占所述改性過程中所有原料總質(zhì)量的百分比)，如2％、10％或5％。

11、其中，所述聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量百分數(shù)為本領(lǐng)域所用的質(zhì)量百分數(shù)，優(yōu)選為0.2％-5％，例如，0.2％、0.4％、0.5％、0.8％、1％、2％、2.5％、4％或5％。

12、較佳地，所述的改性的氧化鈰的制備方法包括如下步驟：

13、步驟1：將所述分散劑、所述氧化鈰和所述溶劑進行混合，得到氧化鈰分散液；

14、步驟2：將所述的氧化鈰分散液的ph值調(diào)節(jié)至6-7，得到混合溶液；

15、步驟3：將聚乙烯吡咯烷酮和所述混合溶液進行混合，得到改性的氧化鈰。

16、在一些實施方式中，步驟1中，所述混合的溫度為室溫。

17、在一些實施方式中，步驟1中，所述混合的采用機械攪拌混合。

18、在一些實施方式中，步驟1中，所述混合的時間為10-50min，例如20min。

19、在一些實施方式中，步驟2中，將所述的氧化鈰分散液的ph值調(diào)節(jié)至ph為6.5。

20、在一些實施方式中，步驟2中，采用ph調(diào)節(jié)劑將所述的氧化鈰分散液的ph值調(diào)節(jié)至6-7，所述ph調(diào)節(jié)劑為乙酸、鹽酸、硝酸或磷酸中的一種或多種，優(yōu)選為乙酸；更優(yōu)選為質(zhì)量百分數(shù)為10％的乙酸水溶液。

21、在一些實施方式中，步驟3中，所述混合的溫度為50-70℃；例如60℃。

22、在一些實施方式中，步驟3中，所述混合的時間為5-12h，例如6h。

23、在一些實施方式中，所述反應的結(jié)束后，其后處理步驟包括離心分離和烘干。

24、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述改性的氧化鈰中所述聚乙烯吡咯烷酮與氧化鈰的質(zhì)量比為1：(2-10)。

25、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述改性的氧化鈰中所述聚乙烯吡咯烷酮與氧化鈰的質(zhì)量比為1：(2-10)；所述分散劑為十二烷基磺酸鈉；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述分散劑的質(zhì)量百分數(shù)為2％-10％；所述溶劑為去離子水，所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為2％-10％；所述聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量百分數(shù)為0.2％-5％；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

26、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為2％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：2；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

27、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為2％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：5；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

28、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為2％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：2.5；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

29、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為2％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：10；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

30、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為5％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：2；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

31、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為5％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：5；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

32、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為5％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：2.5；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

33、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為5％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：10；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

34、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為10％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：2；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

35、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為10％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：10；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

36、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為10％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：5；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

37、在一些實施方式中，所述氧化鈰的d90粒徑為20-50nm；所述氧化鈰的質(zhì)量百分數(shù)為10％；所述聚乙烯吡咯烷酮與所述的氧化鈰的質(zhì)量比為1：2.5；所述反應的溫度為60℃；所述改性的反應時間為6h；所述反應的ph為6.5；分散劑與氧化鈰質(zhì)量配比為1:1；所述ph調(diào)節(jié)劑為稀的乙酸水溶液(10％質(zhì)量百分數(shù))。

38、本發(fā)明第二方面提供了一種上述的改性的氧化鈰的制備方法，其包括如下步驟：利用聚乙烯吡咯烷酮對氧化鈰進行表面進行改性，得到改性的氧化鈰。

39、其中，所述制備方法的操作和條件均如第一方面所述。

40、本發(fā)明第三方面提供了一種上述的改性的氧化鈰用作cmp磨粒的用途。

41、本發(fā)明第四方面還提供了一種拋光液，其包含如下的組分：上述的改性的氧化鈰和水。

42、在一些實施方式中，所述改性的氧化鈰在所述的拋光液中的質(zhì)量百分數(shù)為0.1％-10％，優(yōu)選0.5％。

43、在一些實施方式中，所述拋光液中還包含0.1～5％抑制劑、50-500ppm陰離子表面活性劑、0.01～2wt％ph調(diào)節(jié)劑或分散劑的一種或多種。

44、在一些實施方式中，所述抑制劑為氨基酸，優(yōu)選為甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸(蛋氨酸)、脯氨酸、色氨酸、絲氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、蘇氨酸、天門冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸、精氨酸或組氨酸中的一種或多種。

45、在一些實施方式中，所述陰離子表面活性劑為羧酸鹽類或磺酸鹽類，優(yōu)選為羧酸鹽、羧酸酯及鹽類、脂肪醇聚醚-n羧酸酯鹽、烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽或琥珀酸酯磺酸鹽中的一種或多種。

46、在一些實施方式中，所述分散劑為聚乙二醇、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇、聚丙烯酸及聚丙烯酸鹽、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉中的一種或者多種。

47、在一些實施方式中，所述水為去離子水、蒸餾水和超純水中的一種或多種，例如去離子水。

48、在一些實施方式中，所述拋光液由如下質(zhì)量分數(shù)的組分組成：0.1％-10％的上述的改性的氧化鈰和余量的水。

49、較佳地，所述拋光液由如下質(zhì)量分數(shù)的組分組成：0.5％的上述的改性的氧化鈰和余量的去離子水。

50、本發(fā)明第五方面還提供了一種如前述拋光液的制備方法，將上述的組分進行混合，得到所述拋光液。

51、本發(fā)明第六方面還提供了一種如上述的拋光液在集成電路二氧化硅介質(zhì)層的拋光中的應用。

52、本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得，其中，氧化鈰購買自樂山東承新材料有限公司。

53、本發(fā)明中，未限定具體操作溫度的，均是指在室溫(20-35℃)條件下進行。

54、本發(fā)明的積極進步效果在于：本發(fā)明的拋光液可以用于在集成電路二氧化硅介質(zhì)層的拋光，所述的拋光液在氧化硅和氮化硅之間的拋光選擇比較高，拋光效果良好，減少晶圓表面劃傷，平坦度參數(shù)與拋光工件表面質(zhì)量良好。