CN113120940A - 一种球形碳酸铈及一种氧化铈的合成方法 - Google Patents

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刘同君
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Abstract

本发明提供一种球形碳酸铈及一种氧化铈的合成方法，包括将铈源和沉淀剂分别溶于水中，制成铈源溶液和沉淀剂溶液；使用惰性气体分别对所述铈源溶液和所述沉淀剂溶液进行鼓泡处理；将鼓泡处理后的沉淀剂溶液添加至鼓泡处理后的铈源溶液中混合，形成反应液；在惰性气体环境下搅拌所述反应液，反应液进行沉淀反应，反应结束后将所述反应液自然冷却至室温；过滤所述反应液，得到球形碳酸铈。将所得球形碳酸铈干燥、焙烧后得到氧化铈。所得氧化铈颗粒经分散处理后可应用于CMP抛光，显示出良好的CMP抛光特性。

Description

一种球形碳酸铈及一种氧化铈的合成方法
技术领域
本发明涉及碳酸铈及其氧化铈的合成方法，特别涉及一种球形碳酸铈及一种氧化铈的合成方法。
背景技术
氧化铈因对二氧化硅具有较高的抛光活性，且在较低的固含量下就可达到较高的抛光效果，因此，其作为磨料在化学机械抛光液领域备受关注。研究表明，以氧化铈作为磨料时，其自身的颗粒特性对抛光效果的影响至关重要。如在STI抛光应用中，有文献报道氧化铈颗粒尺寸、形貌特征对抛光过程中缺陷的产生和抛光速率选择比均有着重要影响。
高温焙烧法为氧化铈的传统合成方法，但这种合成方法存在颗粒烧结、团聚等问题，合成出的氧化铈粉体需要进一步进行球磨分散处理才能达到CMP抛光应用要求。同时，传统的球磨分散方法制备出的氧化铈产品纯度低、颗粒尺寸不均匀。除此之外，氧化铈的合成方法可以为先合成碳酸铈作为前驱体，进一步高温焙烧碳酸铈，得到目标产物氧化铈粉体。通常所述碳酸铈前驱体的形貌会影响后续焙烧制得的氧化铈形貌。然而上述传统的氧化铈合成方法合成出的氧化铈产品颗粒尺寸不均匀，难以满足CMP对磨料颗粒尺寸、表面形貌等特性的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种合成方法，可以通过控制反应条件制备出粒径均匀的球形碳酸铈，并进一步以所述球形碳酸铈为前驱体，制备出近球形的氧化铈颗粒，所得氧化铈颗粒经分散处理后可应用于CMP抛光，显示出良好的CMP抛光特性。
具体的，本发明提供一种球形碳酸铈的合成方法，包括：
(1)将铈源和沉淀剂分别溶于水中，制成铈源溶液和沉淀剂溶液；
(2)使用惰性气体分别对所述铈源溶液和所述沉淀剂溶液进行鼓泡处理；
(3)将鼓泡处理后的沉淀剂溶液添加至鼓泡处理后的铈源溶液中混合，形成反应液；
(4)在惰性气体环境下搅拌所述反应液，反应液进行沉淀反应，反应结束后将所述反应液自然冷却至室温；
(5)过滤所述反应液，得到球形碳酸铈。
本发明中，所述铈源与沉淀剂的摩尔比为1：2～1：5。
本发明中，所述铈源为可溶性铈盐；优选的，所述可溶性铈盐选自硝酸铈、氯化铈、醋酸铈中的一种或多种；优选的，所述可溶性铈盐为硝酸铈。
本发明中，所述沉淀剂为可溶性碳酸盐；优选的，所述可溶性碳酸盐选自碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种；优选的，所述可溶性碳酸盐为碳酸铵。
本发明中，所述铈源溶液的摩尔浓度为0.1～1.0M；优选的，所述铈源溶液的摩尔浓度为0.2～0.6M。
本发明中，所述沉淀剂溶液的摩尔浓度为0.1～3.0M；优选的，所述沉淀剂溶液的摩尔浓度为0.5～1.5M。
本发明中，所述惰性气体为氮气。
本发明中，对所述铈源溶液和所述沉淀剂溶液进行鼓泡处理1小时以上。
本发明中，所述将鼓泡处理后的沉淀剂溶液添加至鼓泡处理后的铈源溶液中的混合加料时间为10～120分钟；优选的，所述将鼓泡处理后的沉淀剂溶液添加至鼓泡处理后的铈源溶液中的混合加料时间为20～60分钟。
本发明中，所述反应液进行沉淀反应的反应温度为85～100℃。
本发明中，所述反应液进行沉淀反应的反应时间为2～8小时；优选的，所述反应液进行沉淀反应的反应时间为4～6小时。
除此之外，本发明提供一种氧化铈的合成方法，具体的，包括：
(1)将上述合成的球形碳酸铈在烘箱中干燥，得到干燥的球形碳酸铈；
(2)将所述干燥的球形碳酸铈进行焙烧，得到氧化铈。
本发明中，将所述球形碳酸铈在70～120℃的烘箱中干燥。
本发明中，将所述干燥的球形碳酸铈在300～700℃下进行焙烧。
本发明中，将所述干燥的球形碳酸铈进行焙烧1～6小时。
与现有技术相比较，本发明的优势在于：
(1)能够通过控制反应条件合成出球形碳酸铈，所得的球形碳酸铈的粒径集中分布于100～300nm，粒径分布均匀；
(2)利用所述球形碳酸铈进一步合成的氧化铈颗粒经分散处理后，显示具有良好的CMP抛光性能。
附图说明
图1为实施例1合成的球形碳酸铈的扫描显微镜(SEM)图像。
图2为实施例1合成的氧化铈的扫描显微镜(SEM)图像。
图3为对比例1合成的碳酸铈的扫描显微镜(SEM)图像。
图4为对比例1合成的氧化铈的扫描显微镜(SEM)图像。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，详细阐述本发明的优势。
表1实施例1～9和对比例1～3球形碳酸铈的合成条件
Figure BDA0002346760970000031
将上述实施例1～9以及对比例1～3合成的球形碳酸铈使用去离子水洗涤，然后在70℃下干燥12小时，得到干燥的球形碳酸铈，随后在500℃下焙烧2小时所述干燥的球形碳酸铈，得到氧化铈粉体。将氧化铈粉体配制成质量百分比浓度为10wt％的氧化铈分散液，经高速剪切、球磨分散后，得到纳米氧化铈分散液。
将上述实施例1～9和对比例1～3中配制的抛光液分别调配为1wt％固含量pH为4.5的水分散液，并在不同压力条件下测量TEOS空白晶圆的抛光去除速率。
具体抛光条件为，抛光机台为Mirra，IC1010抛光垫，Platten和Carrier转速分别为93rpm和87rpm，压力3psi，抛光液流速为150mL/min，抛光时间为60秒。测得的晶圆表面粗糙度参数以及抛光液的抛光速率记于表2。
表2实施例1～9及对比例1～3对应氧化铈分散液抛光实验结果
Figure BDA0002346760970000041
观察图1可知，实施例1合成方法合成出的碳酸铈颗粒为球形颗粒，并且颗粒形状均匀，并且其粒径集中分布于100～300nm；观察图2可知，将实施例1合成出的球形碳酸铈进一步干燥、焙烧得到氧化铈，所述氧化铈同样具有近球形，且颗粒均匀，分散性较好。图3和图4为对比例1对应碳酸铈和氧化铈的SEM图像，可见对比例1合成方法合成出的碳酸铈分散性较差，且并不呈球形颗粒状，碳酸铈的形貌也不规则，对应的氧化铈的形貌也不规整，分散性较差。同时，将实施例5和对比例1对比可知，增加铈盐的含量或者减少沉淀剂的含量会影响合成产物的形貌；由对比例3可知，反应温度过低同样也会影响反应产物的形貌。
由表2可知，实施例1～9合成方法制得的氧化铈分散液的抛光速率相比于对比例1～3制得的氧化铈分散液的抛光速率，有显著的提高，由此说明，由球形碳酸铈颗粒制得的氧化铈具有优异的抛光性能。同时，实施例1～9抛光液有效减轻了抛光后的晶圆表面的粗糙程度，说明尺寸均匀的氧化铈颗粒在抛光过程中可以有效保护晶圆的表面形貌，进一步说明说明由本发明合成方法制得的氧化铈分散液具有优异的抛光性能。
综上所述，本发明提供了一种球形碳酸铈的合成方法，通过控制反应条件合成出颗粒均匀，形貌规整的球形碳酸铈颗粒。通过进一步的反应，可以得到相应的氧化铈，所述由球形碳酸铈制得的氧化铈具有优异的抛光性能。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种球形碳酸铈的合成方法，包括，
(1)将铈源和沉淀剂分别溶于水中，制成铈源溶液和沉淀剂溶液；
(2)使用惰性气体分别对所述铈源溶液和所述沉淀剂溶液进行鼓泡处理；
(3)将鼓泡处理后的沉淀剂溶液添加至鼓泡处理后的铈源溶液中混合，形成反应液；
(4)在惰性气体环境下搅拌所述反应液，反应液进行沉淀反应，反应结束后将所述反应液自然冷却至室温；
(5)过滤所述反应液，得到球形碳酸铈。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
所述铈源与沉淀剂的摩尔比为1：2～1：5。
3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
所述铈源为可溶性铈盐。
4.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，
所述可溶性铈盐选自硝酸铈、氯化铈、醋酸铈中的一种或多种。
5.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，
所述可溶性铈盐为硝酸铈。
6.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
所述沉淀剂为可溶性碳酸盐。
7.如权利要求6所述的合成方法，其特征在于，
所述可溶性碳酸盐选自碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种。
8.如权利要求6所述的合成方法，其特征在于，
所述可溶性碳酸盐为碳酸铵。
9.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
所述铈源溶液的摩尔浓度为0.1～1.0M。
10.如权利要求9所述的合成方法，其特征在于，
所述铈源溶液的摩尔浓度为0.2～0.6M。
11.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
所述沉淀剂溶液的摩尔浓度为0.1～3.0M。
12.如权利要求11所述的合成方法，其特征在于，
所述沉淀剂溶液的摩尔浓度为0.5～1.5M。
13.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
所述惰性气体为氮气。
14.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
对所述铈源溶液和所述沉淀剂溶液进行鼓泡处理1小时以上。
15.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
所述将鼓泡处理后的沉淀剂溶液添加至鼓泡处理后的铈源溶液中的混合加料时间为10～120分钟。
16.如权利要求15所述的合成方法，其特征在于，
所述将鼓泡处理后的沉淀剂溶液添加至鼓泡处理后的铈源溶液中的混合加料时间为20～60分钟。
17.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
所述反应液进行沉淀反应的反应温度为85～100℃。
18.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，
所述反应液进行沉淀反应的反应时间为2～8小时。
19.如权利要求18所述的合成方法，其特征在于，
所述反应液进行沉淀反应的反应时间为4～6小时。
20.一种氧化铈的合成方法，包括，
(1)将权利要求1～19中任一合成的球形碳酸铈在烘箱中干燥，得到干燥的球形碳酸铈；
(2)将所述干燥的球形碳酸铈进行焙烧，得到氧化铈。
21.如权利要求20所述的氧化铈的合成方法，其特征在于，
将所述球形碳酸铈在70～120℃的烘箱中干燥。
22.如权利要求20所述的氧化铈的合成方法，其特征在于，
将所述干燥的球形碳酸铈在300～700℃下进行焙烧。
23.如权利要求20所述的氧化铈的合成方法，其特征在于，
将所述干燥的球形碳酸铈进行焙烧1～6小时。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115259205A (zh) * 2022-08-25 2022-11-01 兰州兰石中科纳米科技有限公司 一种纳米氧化铈的制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1699282A (zh) * 2005-06-09 2005-11-23 江苏工业学院 单分散球形氧化铈的制备方法及其在高精密抛光中的用途
KR20060134383A (ko) * 2005-06-22 2006-12-28 주식회사 엘지화학 산화세륨 나노 분말의 제조방법
CN101372353A (zh) * 2008-06-12 2009-02-25 江苏工业学院 超声雾化工艺制备纳米CeO2粉体的方法
CN102502758A (zh) * 2011-10-28 2012-06-20 包头市京瑞新材料有限公司 制备大颗粒氧化铈的方法
CN102765742A (zh) * 2012-07-17 2012-11-07 内蒙古科技大学 一种二氧化铈微球的制备方法
CN110255598A (zh) * 2019-06-28 2019-09-20 华南理工大学 一种花状微球碳酸铈和二氧化铈的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1699282A (zh) * 2005-06-09 2005-11-23 江苏工业学院 单分散球形氧化铈的制备方法及其在高精密抛光中的用途
KR20060134383A (ko) * 2005-06-22 2006-12-28 주식회사 엘지화학 산화세륨 나노 분말의 제조방법
CN101372353A (zh) * 2008-06-12 2009-02-25 江苏工业学院 超声雾化工艺制备纳米CeO2粉体的方法
CN102502758A (zh) * 2011-10-28 2012-06-20 包头市京瑞新材料有限公司 制备大颗粒氧化铈的方法
CN102765742A (zh) * 2012-07-17 2012-11-07 内蒙古科技大学 一种二氧化铈微球的制备方法
CN110255598A (zh) * 2019-06-28 2019-09-20 华南理工大学 一种花状微球碳酸铈和二氧化铈的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
左晓菲;沈明;马桂林;: "纳米CeO_2的形貌控制与表征", 中国稀土学报, no. 02 *
柳召刚;李梅;史振学;胡艳宏;王觅堂;吴锦绣;: "碳酸盐沉淀法制备超细氧化铈的研究", 稀土, no. 06 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115259205A (zh) * 2022-08-25 2022-11-01 兰州兰石中科纳米科技有限公司 一种纳米氧化铈的制备方法和应用

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