本发明专利技术提供了一种含铈掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶，由质量百分数为0.4 wt%的硝酸铈铵溶液和2.5 wt%的硅酸溶液按2:1的质量比，同时加入与铈离子摩尔比为2:1的尿素作为沉淀剂，通过共沉淀法沉淀在二氧化硅晶种上反应制成，所述的溶胶中的纳米复合磨粒呈均匀球形，所述的溶胶中的氧化铈掺杂量为0.5 wt%-1.5 wt%。采用本发明专利技术提供的抛光液对蓝宝石和硅片进行抛光，可以有效地提高被抛基片表面去除速率，降低表面粗糙度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
单晶蓝宝石具有优异的光学，电学，机械学，化学物理性质。良好的透光性和机械 性能使得其在航空航天和国防上得到重视，用蓝宝石单晶做成的红外光学玻璃窗口和整流 罩，已广泛用于机载、星载、航载以及潜载、陆基光电设备。单晶蓝宝石c(0001)面因为与半 导体GaN的晶格系数失配率较小、机械强度高、价格便宜等成为发光二极管的主要衬底材 料，同时用作衬底的蓝宝石表面必须足够光滑才能满足GaN的无缺陷生长。但单晶蓝宝石 因为其硬度仅次于金刚石，化学稳定性好等特点对精密抛光有着极高的要求。硅片作为集 成电路芯片的基础材料，其表面的粗糙度和表面的平整度成为影响集成电路刻蚀线宽的重 要因素之一。目前，由于特征尺寸的缩小，光刻设备焦深的减小，要求硅片表面平整度日益 苛刻，对硅片的化学机械抛光提出了新的挑战。 目前，化学机械抛光（CMP)因为其成本低抛光速度快被广泛应用于器件表面的精 密抛光。抛光液是化学机械抛光中最主要的要素，而抛光液中的磨粒种类、分散性等因素对 抛光效果有着重要的影响。目前在抛光的实际应用中，通常采用氧化硅、氧化铝等传统无机 磨粒，其在抛光速率和表面粗糙度上都不能很好的满足工业需求。已报道的复合磨粒也都 大多是通过高温煅烧再溶解之后得到复合氧化物磨粒，而在煅烧再溶解过程中，磨粒会形 成不规则形状的团聚物，同时在溶解过程中也使抛光液的分散性变差，复合磨粒粒径的不 均一等不易控制的负面因素，从而抛光基片的表面粗糙度变大，并且容易产生局部划伤。传 统无机磨粒表面接枝有机物核壳结构的复合磨粒，这样可以降低无机磨粒的硬度，提高其 分散性，但是因为表面有机物为惰性体系，不能很好的和基片表面发生化学反应，并不能有 效的提尚基片的抛光速率。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种含铈掺杂二氧化硅纳 米复合磨粒溶胶、抛光液及其制备方法。 本专利技术的含铈掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶，由质量百分数为0. 4wt%的硝酸 铈铵溶液和2. 5wt%的硅酸溶液按2:1的质量比，同时加入与铈离子摩尔比为2:1的尿素 作为沉淀剂，通过共沉淀法沉淀在二氧化硅晶种上反应制成，所述的溶胶中的纳米复合磨 粒呈均匀球形，所述的溶胶中的氧化铺掺杂量为0.5wt%-l. 5wt%。溶胶体系稳定，可以稳 定存放3个月以上。 所述的溶胶中纳米复合磨粒的粒径为60-130纳米。 优选地， 所述的溶胶中纳米复合磨粒的粒径为94-100纳米。 所述的含铈掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶的制备方法如下：先用阳离子交换法 制备pH值为2. 5,质量分数为2. 5 %的硅酸，硅酸和0. 4wt%的硝酸铈铵溶液按质量比1:2 均匀混合，同时，加入与铈离子摩尔比为2:1的尿素作为沉淀剂，搅拌均匀（记为A液)，在 100 °C搅拌条件下，上述均匀混合物和1. 5wt%氨水(记为B液)分别以缓慢滴加的方式加入 二氧化硅晶种中。氨水控制整个溶胶体系pH值保持在9. 5-10. 0,通过控制A、B液的滴加 速度保持溶胶体系中蒸发速度和滴加速度相平衡。 优选地， 所述的掺杂反应时间为180分钟-420分钟。通过控制掺杂反应时间，可制得不同铈掺 杂量的二氧化硅纳米复合磨粒溶胶体系。 一种抛光液组合物，组成及质量百分含量如下： 含铈掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶 10% 分散剂六偏磷酸钠 1% 表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚 0.5%， 水 余量； 以上各组成的质量百分含量之和为100%。 本专利技术的复合磨粒的结构为内部为纯的二氧化硅晶种，外层长大的部分为氧化 铈和二氧化硅掺杂在一起的部分。外层氧化铈和蓝宝石和硅片表面发生化学反应，从而提 高其去除速率。由于克服了传统固体纳米粒子再溶解过程粒径不均一，分散性较差的现象， 降低了对基盘表面的局部划痕，同时降低了表面粗糙度。 采用本专利技术提供的抛光液对蓝宝石和硅片进行抛光，可以有效地提高被抛基片表 面去除速率，降低表面粗糙度。【具体实施方式】 下面用一些实例对本专利技术的实施方案作进一步说明，但本专利技术不受这些具体实施 例的限制。 实施例1 本实施例的含铈掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶采用共沉淀法制备。制备过程为：先 用阳离子交换法制备pH值为2. 5,质量分数为2. 5 %的娃酸，然后娃酸和0.4wt%的硝酸铺 铵溶液按质量比1:2均匀混合，同时，加入与铈离子摩尔比为2:1的尿素作为沉淀剂，搅拌 均匀(记为A液)。在100 °C搅拌条件下，上述均匀混合物和1. 5wt%氨水（B液)分别以缓慢 滴加的方式加入质量浓度为10%的二氧化硅晶种中。氨水控制整个溶胶体系pH值保持在 9. 5-10. 0,通过控制A、B液的滴加速度保持溶胶体系中蒸发速度和滴加速度相平衡。分别 滴加180分钟，300分钟，420分钟，制得掺杂量为0. 5wt%，1. 0wt%，1. 5wt%的复合颗粒溶 胶体系。 实施例2 氧化铈掺杂量为0.5 %的溶胶加去离子水稀释到3L，磨粒固含量为10 %。铈掺杂二 氧化硅的复合磨粒粒径为94纳米，溶胶最终pH值为10.0。用350目的虑筛过滤之后，加入 1%分散剂焦磷酸钠、〇. 5%表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚，既得抛光液。 实施例3 氧化铈掺杂量为1.0 %的溶胶加去离子水稀释到3L，磨粒固含量为10 %。铈掺杂二 氧化硅的复合磨粒粒径为98纳米，溶胶最终pH值为10.0。用350目的虑筛过滤之后，加入 1%分散剂焦磷酸钠、〇. 5%表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚，既得抛光液。 实施例4 氧化铈掺杂量为1.5 %的溶胶加去离子水稀释到3L，磨粒固含量为10 %。铈掺杂二 氧化硅的复合磨粒粒径为100纳米，溶胶最终pH值为10. 0。用350目的虑筛过滤之后，加 入1%分散剂焦磷酸钠、〇. 5%表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚，既得抛光液。 对照例1 纯的硅溶胶，同实施例1的方法制备，除了不加硝酸铈铵和尿素溶液。纯的硅溶胶加去 离子水稀释到3L，固含量为10 %，二氧化娃颗粒为92纳米，稀释后pH值为10. 0。用350 目的滤筛过滤之后，加入1%分散剂焦磷酸钠、0. 5%表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚，既得 抛光液。 实施例5 抛光试验1 :使用上述各抛光液在一定抛光条件下对硅片进行抛光试验。抛光条件如 下： 抛光机：UNIP0L-1502单面抛光机 工件：直径为50. 8mm的单晶硅片 抛光垫：聚氨酯材料、R0DEL生产 抛光压力：4公斤 下盘转速：60rpm 抛光时间：60分钟 抛光后，接着洗涤和干燥基片，然后测量基片的表面形貌特征。表面平均粗糙度（Ra)用AmbiosXI-100表面形貌仪测试，其分辨力为0.Olnm。测试范围为93. 5ymX93. 5ym。基 片重量用分析天平称量，抛光前后重量差除以抛光时间为抛光速率。 各实施例抛光液的抛光效果分别见表1。可见，与比较例1 (纯二氧化硅溶胶）相 比，含有铈二氧化硅掺复合磨粒的溶胶(实施例1、2、3)对硅片抛光之后，均提高了抛光速 度，并降低了硅片表面的粗糙度。【主权项】1. 含铺掺杂二氧化娃纳米复合磨粒溶胶，其特征在于，由质量百分数为o. 4 wt%的硝 酸铈铵溶液和2. 5 wt%的硅酸溶液按2:1的质量比，本文档来自技高网...
【技术保护点】
含铈掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶，其特征在于，由质量百分数为0.4 wt%的硝酸铈铵溶液和2.5 wt%的硅酸溶液按2:1的质量比，同时加入与铈离子摩尔比为2:1的尿素作为沉淀剂，通过共沉淀法沉淀在二氧化硅晶种上反应制成，所述的溶胶中的纳米复合磨粒呈均匀球形，所述的溶胶中的氧化铈掺杂量为0.5 wt%‑1.5 wt%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李家荣，仝开宇，
申请(专利权)人：江苏天恒纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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