中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日，贛州科技局發(fā)布關(guān)于組織申報(bào)2024年度贛州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（第一批）的通知。申報(bào)指南涉及芯片拋光用超高純納米氧化鈰制備關(guān)鍵技術(shù)。
項(xiàng)目申報(bào)指南中提到，贛州市制造業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化建設(shè)“7510”行動(dòng)計(jì)劃，通過(guò)解決產(chǎn)業(yè)技術(shù)難題，提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平。項(xiàng)目支持強(qiáng)度：50萬(wàn)元/項(xiàng)，擬立項(xiàng)支持10項(xiàng)。其中稀土新材料及應(yīng)用中涉及芯片拋光技術(shù)：
芯片拋光用超高純納米氧化鈰制備關(guān)鍵技術(shù)
研究?jī)?nèi)容：針對(duì)集成電路領(lǐng)域芯片拋光材料對(duì)超高純納米氧化鈰的迫切需求，開展氧化鈰中關(guān)鍵敏感稀土和非稀土雜質(zhì)深度去除過(guò)程與機(jī)理研究；氧化鈰提純、粉體可控合成技術(shù)開發(fā)；以批量化、高質(zhì)化為目標(biāo)，開展超高純納米氧化鈰批量制備放大技術(shù)研究，并實(shí)現(xiàn)超高純納米氧化鈰百公斤級(jí)制備。
考核指標(biāo)：氧化鈰純度≥99.995%，其中，Al＜3ppm，B＜4ppm，Ca＜1ppm，Co＜0.5ppm，Cr＜1ppm，Cu＜0.25ppm，F(xiàn)e＜4ppm，Mg＜0.5ppm，Mn＜0.25ppm，Na＜5ppm，Ni＜1ppm，Zn＜0.25ppm，K＜0.8ppm，Cl＜2ppm；D50為60-120nm，粒度分布（D90-D10）/（2D50）＜0.8；三個(gè)連續(xù)批的D50偏差≤±10%，純度滿足指標(biāo)要求；建設(shè)百公斤級(jí)高純納米氧化鈰粉體示范生產(chǎn)線一條。
芯片拋光，氧化鈰更具優(yōu)勢(shì)
目前半導(dǎo)體CMP拋光液的磨料主要以納米SiO2為主，在使用SiO2拋光液拋光硅片時(shí)，主要通過(guò)機(jī)械作用進(jìn)行拋光，由于二氧化硅與硅片硬度接近，所以在拋光過(guò)程中損傷較小，能夠快速、有效的磨掉硅片表面不均勻區(qū)域。但是使用SiO2拋光硅片時(shí)，化學(xué)作用沒有充分利用，雖然SiO2中硅為四價(jià)具有氧化性但是由于SiO2性質(zhì)比較穩(wěn)定，其氧化作用較為遲鈍，即使是在堿性環(huán)境中，也只能通過(guò)表面的堿溶和水合過(guò)程將硅片表面的硅層轉(zhuǎn)化為氫氧化硅，再通過(guò)機(jī)械作用除去，但是這個(gè)過(guò)程速度非常緩慢，限制了CMP的速率。這就導(dǎo)致了在以SiO2作為拋光液拋光過(guò)程中未能充分利用到其化學(xué)腐蝕作用從而使得拋光效果較差。
而以氧化鈰拋光液為基礎(chǔ)的CMP工藝具備更加優(yōu)異的平坦化能力以及同時(shí)吸附陰陽(yáng)離子的特殊性質(zhì)，因此具有高產(chǎn)出和低缺陷及拋光速率快的特性，可以有效進(jìn)行粗拋和精拋，能夠十分有效地解決以第一代氧化硅拋光液為基礎(chǔ)的CMP工藝缺點(diǎn)。此外，氧化鈰的晶形和活性較好，粒度小而均勻，用量少且使用壽命長(zhǎng)；氧化鈰拋光液清潔、無(wú)污染，易于處理。稀土拋光粉作為其中一個(gè)應(yīng)用方向，極大程度地推動(dòng)了化學(xué)機(jī)械拋光的發(fā)展，CeO2基拋光液是CMP技術(shù)最重要的主流選擇。
制備難點(diǎn)需打破
氧化鈰拋光液主要用于集成電路平坦化拋光。
高純度、高分散的納米球形氧化鈰粉體的可控批量制備是芯片拋光用高純氧化鈰拋光液的難點(diǎn)之一。目前用于集成電路拋光用的氧化飾粉體材料一般都是采用普通的液相沉淀工藝制成的，這種顆粒的缺陷是粒度分布寬，形貌不規(guī)則，這些都對(duì)拋光質(zhì)量造成不良的影響，使表面劃傷嚴(yán)重，不能滿足高端拋光的要求。
另外，常用研磨、拋光材料的硬度材料金剛石在CeO2晶格中通常會(huì)出現(xiàn)氧空位使得其理化性能發(fā)生變化，并對(duì)拋光性能產(chǎn)生一定的影響。常用的氧化鈰拋光粉中均含有一定量的其他稀土氧化物，氧化鐠也為面心立方晶格結(jié)構(gòu)，可適用于拋光，而其他鑭系稀土氧化物沒有拋光能力，它們可在不改變CeO2晶體結(jié)構(gòu)的條件下，在一定范圍內(nèi)與之形成固溶體。對(duì)高純納米氧化鈰拋光粉而言，氧化鈰的純度越高，拋光能力越大，使用壽命也增加，特別是硬質(zhì)玻璃和石英光學(xué)鏡頭等長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)拋光時(shí)，以使用高純度的氧化鈰拋光粉為宜。
隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)芯片拋光材料的需求也越來(lái)越高。而作為稀土應(yīng)用之一的氧化鈰拋光粉，其純度、粒度分布等性能直接影響到芯片拋光的效果和質(zhì)量。因此，制備技術(shù)的突破能夠確保獲得高質(zhì)量的超高純納米氧化鈰，滿足集成電路領(lǐng)域?qū)伖獠牧系母邩?biāo)準(zhǔn)需求。同時(shí)，制備技術(shù)的突破能夠?qū)崿F(xiàn)超高純納米氧化鈰的批量化和高質(zhì)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，為集成電路產(chǎn)業(yè)提供更加穩(wěn)定、可靠的拋光材料。
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夏超：納米氧化鈰拋光液的制備與性能研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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