專利名稱：：二氧化鈰粉末、制備該粉末的方法以及包含該粉末的cmp漿料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于CMP磨料的二氧化鈰粉末，該粉末可以在半導(dǎo)體制造工藝中化學(xué)機械拋光期間改善二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和/或晶片內(nèi)不均勻性(wrwNU)。本發(fā)明還涉及包含該二象化鈰粉末的CMP漿料。
背景技術(shù)：
：通常，在當(dāng)前的半導(dǎo)體制造工藝中傾向于增大晶片直徑來實現(xiàn)ULSI(超大規(guī)模集成電路)的高度集成化。同樣，當(dāng)前的半導(dǎo)體制造要服從包括最小行寬要求為0.13pm或更小的更嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。此外，為了提高半導(dǎo)體器件的品質(zhì)，本質(zhì)上需要在晶片上形成多重互連(multipleinterconnection)或多層互連結(jié)構(gòu)的步驟。然而，在實施上述技術(shù)中的一種之后出現(xiàn)的非平坦化引起了許多問題，如后續(xù)步驟中的余地變小或晶體管或器件的質(zhì)量下降。因此，平坦化加工已被應(yīng)用于各種步驟中，以便解決這些問題。這些平坦化技術(shù)中的一種為CMP(化學(xué)機械拋光)。在CMP加,工的過程中，將晶片表面壓在相對于該表面旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，并在拋光處理過程中向拋光墊加入化學(xué)活性漿料。該CMP技術(shù)通過化學(xué)和物理作用實現(xiàn)了晶片表面的平坦化。該CMP技術(shù)可被用于淺溝槽隔離(STI)加工，且特別是在沉積絕緣二氧化硅層104之后在拋光絕緣二氧化硅層104直到暴露出氮化硅蝕刻停止層(etch-stopayer)102以使晶片上的溝槽103可嵌入其內(nèi)的步驟中(見圖1中(b)和(c))。于此，與二氧化^5圭層相比，氮化硅層的強度和硬度高約三倍，因而二氧化硅層的拋光速率高于氮化硅層的拋光速率。優(yōu)選不去除氮化硅層。換句話說，理想的是二氧化硅層對氮化硅層的拋光速率(在下文中也被稱為'絕緣二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性')是無窮大的。然而，常規(guī)CMP漿料的絕緣二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性較低，約為4:1。因此，在實際的CMP加工中，氮化硅層被拋光的程度超出了可接受的范圍。結(jié)果，在CMP加工過程中，可能依據(jù)晶片上的位置而非均勻地去除氮化硅層圖案。因此，氮化硅蝕刻停止層在整個晶片范圍內(nèi)具有顯著可變的厚度。在STI加工過程中，這引起在其上形成有溝槽的最終結(jié)構(gòu)中作用區(qū)和場效應(yīng)區(qū)之間的水平差，導(dǎo)致用于制備半導(dǎo)體器件的后續(xù)步驟的余地變小，并使晶體管和器件的質(zhì)量下降。特別是，在半導(dǎo)體晶片同時具有不同密度的圖案的情況下，這是一個嚴(yán)重的問題。除局部平坦化的上述問題之外，常規(guī)CMP加工顯示出較低的晶片內(nèi)不均勻性(WIWNU)。換句話說，在根據(jù)常規(guī)CMP加工的拋光過程中，晶片的中央部與其周邊部相比被顯著拋光，導(dǎo)致形成具有U狀或W狀整體形狀的縱截面。人們認為這是因為加壓晶片和拋光墊的機械壓力分布不均勻，從而使拋光漿料或拋光顆粒不能均勻分布并且晶片的中央部要經(jīng)過相對較高的拋光速率。為了解決與WIWNU相關(guān)的上述問題，實際的半導(dǎo)體制造工藝采用用于氮化硅層的較大加工余地以便確保CMP的可靠終止。例如，氮化硅層具有較大的初始厚度以補償在拋光之后晶片的中央部與周邊部6之間的氮化硅層的厚度差。然而，這樣導(dǎo)致該工藝的成本效率下降。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題因此，鑒于上述問題，已經(jīng)完成本發(fā)明。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用由煅燒碳酸鈰制得的二氧化鈰粉末作為CMP漿料的磨料時，在CMP加工過程中碳酸鈰的晶體結(jié)構(gòu)顯著影響二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性或WIWNU。本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用由具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體制得的二氧化鈰粉末作為CMP漿料的磨料時，可以改善二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和WIWNU中的任一或兩者。本發(fā)明基于這些發(fā)現(xiàn)。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，提供了一種制備二氧化鈰粉末的方法，該方法使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體。根據(jù)本發(fā)明的另一技術(shù)方案，提供了包含至少50volo/。的六方片狀顆粒的二氧化鈰粉末，所述顆粒的至少一邊具有120。士20。的角；包含用所述二氧化鈰粉末作為磨料的CMP漿料；以及特征在于使用所述CMP漿料作為拋光漿料的用于半導(dǎo)體器件的淺溝槽隔離方法。根據(jù)本發(fā)明的又一技術(shù)方案，提供了一種控制二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和WIWNU中的任一或兩者的方法，該方法使用由具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰制備的二氧化鈰作為CMP漿料的磨料。7在下文中，將更加詳細說明本發(fā)明。通常，CMP漿料包含磨料、分散劑和水。迄今為止，經(jīng)由使用分散穩(wěn)定劑或添加劑改變CMP漿料的化學(xué)組成，人們已經(jīng)進行了許多嘗試來改善CMP漿料的拋光特性，包括二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和WIWNU。同時，通常認為，基于如二氧化鈰的常規(guī)磨料的拋光是通過作為主要拋光機制的機械拋光進行的，所述機械拋光是通過重復(fù)一系列步驟完成的，所述步驟包括(i)水合要被拋光的表面(其生成物為'-Si(OH)3，)；(ii)用磨料將水合層機械去除；和(iii)在溶液中分散和溶解所去除的硅水合物(Si(OH)4)。另外，在已知的論文中公開了當(dāng)使用二氧化鈰作為磨料時，該二氧化鈰可以化學(xué)作用于二氧化硅層(JournalofNon-CrystallineSolids,283(2001)pp129-136)。也就是說，二氧化鈰可以通過以下機制化學(xué)拋光二氧化硅層其中由于二氧化鈰與二氧化硅之間的高反應(yīng)性而發(fā)生Si-O-Ce化學(xué)鍵接以及二氧化鈰以扯掉二氧化硅團塊的方式從二氧化硅層的表面去除二氧化硅。換句話說，當(dāng)使用二氧化鈰作為磨料時，二氧化鈰的理化性質(zhì)可影響氮化硅層的拋光速率和二氧化硅層的拋光速率。同樣，二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和WIWNU取決于氮化硅層和二氧化硅層的拋光速率。因此，為了改善二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性或WIWNU,改進二氧化鈰的理化性質(zhì)是必要的。在這種改進的一部分中，在經(jīng)由固相法制備二氧化鈰的過程中可改變煅燒條件。通過在高溫下煅燒碳酸鈰可制備二氧化鈰，并且所生成的二氧化鈰的理化性質(zhì)可根據(jù)煅燒條件而變化，如煅燒溫度或煅燒方法。因此，可以預(yù)計通過經(jīng)由改變碳酸鈰的煅燒條件而調(diào)節(jié)氮化硅層和二氧化硅層的拋光速率可以控制二氧化硅層對氮化硅層的拋光選才李性和WIWNU。然而，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人進行的實驗，二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和WIWNU受到碳酸鈰的晶體結(jié)構(gòu)而不是碳酸鈰的煅燒條件的影響。也就是說，從實驗結(jié)果可以看出，當(dāng)?shù)鑼雍投趸鑼拥膾伖馑俾孰S著碳酸鈰的煅燒溫度增加而增大時，二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和WIWNU不顯著取決于碳酸鈰的煅燒溫度而是顯著受到碳酸鈰的晶體結(jié)構(gòu)的影響。因此，本發(fā)明的發(fā)明人認為，用于制備二氧化鈰粉末的作為前體的碳酸鈰的晶體結(jié)構(gòu)是影響二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和WIWNU的最重要的因素。結(jié)果，本發(fā)明提供了一種二氧化鈰粉末，其作為CMP漿料的磨料能夠賦予極好的二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和WIWNU。更具體而言，本發(fā)明的特征在于使用二氧化鈰粉末作為用于CMP漿料的磨料，所述二氧化鈰粉末通過使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體而制備。根據(jù)碳酸鹽官能團及吸附到該處的羥基的數(shù)量，作為二氧化鈰的前體的碳酸鈰具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。因此，甚至在施用相同氧化方法來制備二氧化鈰時，根據(jù)碳酸鈰的晶體結(jié)構(gòu)，所生成的二氧化鈰可具有不同的結(jié)晶度、比表面積、孔隙分布、硬度等。例如，通過使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體制備的二氧化鈰包含彼此微弱結(jié)合的具有均一尺寸的晶粒。因此，當(dāng)使用該二氧9化鈰作為磨料時，該晶粒被從拋光墊施加的機械力碾碎成均一尺寸并拋光要被拋光的表面。因此，能夠在整個晶片范圍內(nèi)提供極好的WI麗U。另外，當(dāng)拋光具有較高硬度的氮化硅層時，該二氧化鈰更加容易碾碎，以使其可被轉(zhuǎn)變成小顆粒并且可顯著降低氮化硅層的拋光速率。同時，因為該二氧化鈰具有寬的孔徑分布和極好的化學(xué)表面活性，所以當(dāng)拋光二氧化硅層時其顯示增加的化學(xué)拋光速率，并且保持極好的拋光速率而不引起二氧化硅層的拋光速率的顯著下降。因此，當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的二氧化鈰粉末作為磨料時，可以提高二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性。更具體而言，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明使用由使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體制備的二氧化鈰作為CMP漿料的磨料時，二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性可為至少30，并且5WIWNU(晶片內(nèi)不均勻性)(%)可為10%或更小。當(dāng)與通過使用由具有正交晶結(jié)構(gòu)的碳酸鈰或鑭石-(Ce)碳酸鈰作為前體制備的二氧化鈰粉末得到的CMP結(jié)果相比，上述拋光選擇性和WIWNU得到了改善。此處，5WIWNU(。/。)定義為晶片厚度的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以拋光后的平均厚度。通常，越低的5WIWNU值表示越高的平坦化程度。同時，根據(jù)本發(fā)明制得的二氧化鈰具有低硬度并且可容易碾碎，因此解決了由粗顆粒引起的微小刮痕問題。根據(jù)本發(fā)明通過使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體制得的二氧化鈰粉末可具有六方片狀顆粒形狀。本發(fā)明的發(fā)明人已對二氧化鈰粉末進行了研究并已發(fā)現(xiàn)經(jīng)由固相法制備的二氧化鈰粉末常常保持用作前體的碳酸鈰顆粒的形狀和尺寸。根據(jù)本發(fā)明的二氧化鈰粉末是通過使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體而制得，并且該具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰常常具有六方片狀顆粒形狀。因此，根據(jù)本發(fā)明的二氧化鈰粉末可具有六方片狀顆粒形狀。因此，根據(jù)本發(fā)明的二氧化鈰粉末可包括至少一邊具有120°±20°且優(yōu)選120?！?0。的角的六方片狀顆粒。另外，基于其總體積，所述二氧化鈰粉末可包含至少50vol。/。的六方片狀顆粒。該比例可從掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝的照片的多層(multiplesheet)中統(tǒng)計確定。同時，根據(jù)本發(fā)明的二氧化鈰粉末的晶粒尺寸優(yōu)選為5nm60nm。如果晶粒尺寸小于5nm,則拋光速率減小。如果晶粒尺寸大于60nm，則要被拋光的表面可被嚴(yán)重刮傷。在用X射線衍射儀測量二氧化鈰的主峰的半峰寬之后，通過使用謝樂公式(ScherrerEquation)計算晶粒尺寸。根據(jù)本發(fā)明制備二氧化鈰粉末的方法沒有特別限定，只要該方法包括將具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰進行煅燒的步驟。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明制備二氧化鈰粉末的方法包括以下步驟(a)將具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰進行第一煅燒；和(b)在高于第一煅燒溫度的溫度下，將由第一煅燒步驟制得的粉末進行第二煅燒。步驟(a)是將具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰進行第一煅燒(熱處理)以使碳酸鈰經(jīng)過相變成二氧化鈰的步驟。此處，碳酸鈰沒有特別限定，只要該碳酸鈰具有六方晶系結(jié)構(gòu)。可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的任何碳酸鈰。該碳酸鈰可通過使用本領(lǐng)域通常使用的常規(guī)方法制得。例如，通過硝酸鈰和碳酸銨間進另外，具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰的粒度沒有特別限定。優(yōu)選地，碳酸鈰的平均粒徑為0.1~20|am。如果碳酸鈰的平均直徑小于0.1(im,則最終二氧化鈰粉末的平均直徑會小于50nm,導(dǎo)致拋光速率顯著下降。如果碳酸鈰的平均直徑大于20fim，則由第二煅燒步驟制得的粉末的粉碎和分散需要長時間，并且最終二氧化鈰粉末具有寬的粒度分布。同時，通過在200400。C的溫度下熱處理碳酸鈰6~100小時可進行第一煅燒步驟。如果第一煅燒溫度低于200。C，則不能實現(xiàn)從碳酸鈰到二氧化鈰的完全相變。如果第一煅燒溫度高于400。C,則最終形成的二氧化鈰具有不合需要的大粒度或不合需要的高硬度，從而氮化硅層會經(jīng)受高拋光速率(二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性降低)或者要被拋光的表面可產(chǎn)生微小刮痕。另外，當(dāng)在步驟(b)中將由第一煅燒步驟制得的二氧化鈰進行第二煅燒(熱處理)步驟時，二氧化鈰晶體生長以增加晶粒的尺寸并形成具有寬的孔徑分布的粉末。因此，當(dāng)使用所生成的二氧化鈰粉末作為磨料時，可以改善二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和/或WIWNU。可在6001,200。C且優(yōu)選800900。C的溫度下進行第二煅燒(熱處理)步驟30分鐘6小時。如果第二煅燒溫度在上述范圍外，則氮化硅層的拋光速率會增大。雖然第一和第二煅燒步驟可在空氣中進行，但優(yōu)選在氧氛下進行。另外，煅燒可通過使用常規(guī)加熱器進行，例如箱式爐、自動輸送式連續(xù)爐或旋轉(zhuǎn)連續(xù)爐。同時，制備二氧化鈰的方法可非必需地進一步包括在步驟(a)和步驟(b)之間碾碎第一煅燒步驟制得的粉末的步驟。在第二煅燒步驟中更加均一地進行后續(xù)反應(yīng)。由該碾碎步驟制得的二氧化鈰粉末的平均直徑為0.030.2pm?？梢允褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何常規(guī)碾碎方法而沒有特別限定，并且優(yōu)選使用干碾碎方法。這種方法的非限定實例包括噴射磨法、盤式磨法、珠式磨(beadsmill)法等。同時，根據(jù)本發(fā)明的CMP漿料包含磨料、分散劑和水，其中，所述磨料為通過使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體制得的二氧化鈰粉末。二氧化鈰粉末的優(yōu)選用量為每100重量份的漿料0.150重量份。如果磨料二氧化鈰粉末的用量小于0.1重量份，則二氧化硅層的拋光速率會顯著降低。如果二氧化鈰粉末的用量大于50重量份，則所生成的漿料可具有不合需要的高粘度，因而在分散和拋光步驟過程中不能以穩(wěn)定的漿料存在。本發(fā)明中可使用的分散劑包括非離子聚合物分散劑或陰離子聚合物分散劑。非離子聚合物分散劑包括選自聚乙烯醇(PVA)、乙二醇(EG)、甘油、聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的至少一種化合物。陰離子聚合物分散劑包括選自聚丙烯酸、聚丙烯酸銨和聚丙晞?；R來酸(polyacrylmaleicacid)中的至少一種化合物。但是，本發(fā)明的范圍不限于此。優(yōu)選分散劑的用量為每100重量份的磨料0.5~10重量份。如果分散劑的用量小于0.5重量份，則漿料具有較低分散性并且產(chǎn)生快速沉淀。因此，當(dāng)輸送拋光漿料時，由于這種沉淀(固液分離)導(dǎo)致不能均勻供給磨料。如果分散劑的用量大于IO重量份，則在拋光步驟過程中不能實現(xiàn)足夠水平的拋光選擇性。優(yōu)選地，在二氧化鈰粉末和分散劑與水混合之后滴定CMP漿料至pH68。為滴定，可以使用1NK0H或1NHN03。在完成滴定之后，優(yōu)選進行分散穩(wěn)定步驟以提高CMP漿料的分散穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性。優(yōu)選經(jīng)由能夠精細和準(zhǔn)確控制粒度的濕碾碎/分散法進行分散穩(wěn)定步驟。這種方法包括球磨法、磨盤式磨法等。此處，在分散穩(wěn)定步驟后制得的最終形成的CMP漿料中，優(yōu)選二氧化鈰粉末的最大粒度為小于3pm并且平均粒徑為50~1,000nm。如果二氧化鈰粉末的平均粒徑小于50nm,則要被拋光的表面的拋光速率太低。如果二氧化鈰粉末的平均粒徑大于1,000nm，則氮化硅層的拋光速率增大(拋光選擇性降低)，表面產(chǎn)生微小刮痕，或者漿料具有低貯存穩(wěn)定性。通過使用粒度分布測量系統(tǒng)(HoribaLA-910)測量上述粒度。根據(jù)本發(fā)明的CMP漿料包含磨料、分散劑和其它添加劑，每種以預(yù)定量存在，并且進一步包含余量的水。同時，根據(jù)本發(fā)明的CMP漿料可進一步包含用于提高拋光品質(zhì)的添加劑。該添加劑包括重均分子量為500或更小且包含羥基(OH)和羧基(COOH)中的任一種或兩者的單體物質(zhì)、重均分子量為2,000~50,000的線性聚合物物質(zhì)或者重均分子量為1，00020，000的接枝型聚電解質(zhì)，14但不限于此。此外，本發(fā)明提供一種使用上述CMP漿料作為拋光漿料的STI(淺溝槽隔離)方法。根據(jù)本領(lǐng)域當(dāng)前所用的方法可進行該STI方法。例如，該STI方法包括以下步驟(a)在半導(dǎo)體晶片100上連續(xù)堆疊二氧化硅(SiO2)層墊101和氮化硅蝕刻停止層102,形成光刻膠圖案，以及通過使用掩膜部分蝕刻光刻膠圖案以形成具有預(yù)定深度的溝槽103;(b)沉積絕緣二氧化硅層104以使溝槽嵌入其內(nèi)；(c)拋光(CMP)絕緣二氧化硅層104直到暴露出氮化硅蝕刻停止層102;和(d)通過蝕刻去除二氧化硅層墊101和氮化硅蝕刻停止層102,并在半導(dǎo)體晶片上形成二氧化硅柵層(gatesiliconoxidelayer)105(見圖1)。此外，本發(fā)明提供一種在使用二氧化鈰作為磨料的CMP加工過程中控制二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和WIWNU種的任一或兩者的方法，所述二氧化鈰由具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰制得。此處，二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性可為至少30，并且5WIWNU(%)為10%或更小。圖1為顯示常規(guī)淺溝槽隔離(STI)方法的示意圖；100:半導(dǎo)體晶片15101:二氧化硅(Si02)層墊102:氮化硅蝕刻停止層103:溝槽104:絕緣二氧化硅層105:二氧化硅柵層105。圖2為根據(jù)實施例和比較實施例用作二氧化鈰粉末的前體的碳酸鈰的X射線衍射(XRD)圖。圖3為根據(jù)實施例和比較實施例制得的二氧化鈰粉末的X射線衍射(XRD)圖。圖4為用掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝的實施例1中所用的碳酸鈰粉末的照片。圖5為用掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝的由實施例1制得的二氧化鈰粉末的照片。具體實施例方式現(xiàn)將詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式?？梢岳斫?，下列實施例僅為說明性的而本發(fā)明不限于此。實施例1<二氧化鈰粉末的制備>首先，將1kg具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰粉末(見圖2中XRD數(shù)據(jù))裝入氧化鋁坩鍋，在向其中充分供應(yīng)空氣的氧化氣氛下在350。C煅燒12小時，以及通過使用噴射磨將其碾碎。將碾碎的粉末進一步在750。C煅燒2小時以制得淺黃色二氧化鈰粉末。在通過XRD分析之后，如圖3中所示，可以看出完成了從碳酸鈰到二氧化鈰的完全相變。圖5為用SEM拍攝的二氧化鈰粉末的照片?！碈MP漿料的制備〉通過使用0.5kg如上所述制得的二氧化鈰粉末、25g分散劑(購自Aldrich的聚丙烯酸)和5L純水制備二氧化鈰分散液。用氨水滴定二氧化鈰分散液至pH7.5，并使用球磨機進行分散穩(wěn)定和粒度改進步驟。此處,在球磨機中使用1kg尺寸為1mm的氧化4告J朱并且球磨機以250rpm的速度運轉(zhuǎn)2小時。用1iim過濾器過濾二氧化鈰分散液，并且向其中加入純水以使二氧化鈰的含量為每100重量份的總混合物1重量份以提供二氧化鈰漿料。通過使用粒度分布測量系統(tǒng)(HoribaLA-910)測量，二氧化鈰的平均粒徑為180nm且粒度分布為約70300nm。同時，將氫氧化銨(NTHUOH)加入到1wt。/。的葡糖酸水溶液至pH為7.2以形成葡糖酸混合溶液。然后，將2重量份的葡糖酸混合溶液與IOO重量份的二氧化鈰粉末混合以提供最終CMP漿料。實施例2除了在850。C進行第二煅燒步驟2小時之外，以與實施例1中所述的相同方式提供包含相同成分的二氧化鈰粉末和CMP漿料。分散在CMP漿料中的二氧化鈰粉末的平均粒徑為176nm且粒度分布為70300nm。實施例3除了在950。C進行第二煅燒步驟2小時之外，以與實施例1中所述的相同方式提供包含相同成分的二氧化鈰粉末和CMP漿料。分散在CMP漿料中的二氧化鈰粉末的平均粒徑為182nm且粒度分布為70300nm。比4交實施例l除了使用具有正交晶結(jié)構(gòu)的碳酸鈰(見圖2中XRD數(shù)據(jù))來制備二氧化鈰粉末之外，以與實施例1中所述的相同方式提供包含相同成分的二氧化鈰粉末和CMP漿料。二氧化鈰的XRD分析結(jié)果示于圖3中。同時，分散在CMP漿料中的二氧化鈰粉末的平均粒徑為188nm且粒度分布為70300nm。比較實施例2除了在850。C進行第二煅燒步驟2小時之外，以與比較實施例1中所述的相同方式提供包含相同成分的二氧化鈰粉末和CMP漿料。分散在CMP漿料中的二氧化鈰粉末的平均粒徑為181nm且粒度分布為70~300nm。比4交實施例3除了在950。C進行第二煅燒步驟2小時之外，以與比較實施例1中所述的相同方式提供包含相同成分的二氧化鈰粉末和CMP漿料。分散在CMP漿料中的二氧化鈰粉末的平均粒徑為184nm且粒度分布為70~300nm。比較實施例4除了使用鑭石-(Ce)碳酸鈰(見圖2中XRD數(shù)據(jù))來制備二氧化鈰粉末之外，以與實施例1中所述的相同方式提供包含相同成分的二氧化鈰粉末和CMP漿料。二氧化鈰的XRD分析結(jié)果示于圖3中。同時，分散在CMP漿料中的二氧化鈰粉末的平均粒徑為183nm且粒度分布為70300nm。比4交實施例5除了在850。C進行第二煅燒步驟2小時之外，以與比較實施例4中所述的相同方式提供包含相同成分的二氧化鈰粉末和CMP漿料。分散在CMP漿料中的二氧化鈰4分末的平均粒徑為180nm且粒度分布為70~300腿。比專交實施例6除了在950。C進行第二煅燒步驟2小時之外，以與比較實施例1中所述的相同方式提供包含相同成分的二氧化鈰粉末和CMP漿料。分散在CMP漿料中的二氧化鈰粉末的平均粒徑為181nm且粒度分布為70~300nm。實驗實施例1在下列條件下使用根據(jù)實施例13和比較實施例1~6的CMP漿料進行拋光步驟1分鐘。徹底清洗基板以測量拋光后的厚度變化并且評價拋光品質(zhì)。結(jié)果示于下表l中。拋光系統(tǒng)GNPPOLY400(GNP科技)拋光墊聚氨酯墊壓板速度90rpm載體速度90rpm壓力4psi漿料流動速率100ml/min.由PECVD(等離子體增強化學(xué)氣相沉積)使其上沉積Si02層至7000A的二氧化硅(Si02)晶片由LPCVD(低壓化學(xué)氣相沉積)使其上沉積SiN層至1500A的氮化硅(SiN)晶片通過使用光學(xué)厚度測量系統(tǒng)，即Nanospec6100(NanometricsCo.),測量拋光后各層的厚度變化。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差不均勻性(ASTM)計算5不均勻性(5晶片內(nèi)不均勻性)。<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>從上述實驗結(jié)果可以看出，二氧化硅層的拋光速率和氮化硅層的拋光速率隨著第二煅燒溫度的增加而增大。具體而言，二氧化硅層的拋光速率和氮化硅層的拋光速率不是顯著受碳酸鈰的晶體結(jié)構(gòu)影響，而是受碳酸鈰的第二煅燒溫度影響。同時，WIWNU不是顯著受碳酸鈰的第二煅燒溫度影響，而是顯著受碳酸鈰的晶體結(jié)構(gòu)的影響。具體而言，與比較實施例16的CMP漿料相比，使用根據(jù)本發(fā)明的由具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰制得的二氧化鈰粉末的實施例13的CMP漿料顯示了改進410倍的5WIWNU值。另外，實施例13的CMP漿料顯示了在800。C90(TC范圍的第二煅燒溫度下最低的氮化硅層的拋光速率，導(dǎo)致最高的拋光選^^性。這說明，與由具有不同晶體結(jié)構(gòu)的碳酸鈰制得的其它二氧化鈰粉末相比，當(dāng)使用由具有六方結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體制得的二氧化鈰粉末作為磨料時，二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性對第二煅燒溫度的依賴性較低。工業(yè)實用性從以上描述可以看出，根據(jù)本發(fā)明的二氧化鈰粉末通過使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰制得。當(dāng)使用二氧化鈰粉末作為CMP漿料的磨料時，可以提供足夠的二氧化硅層的拋光速率同時顯著降低氮化硅層的拋光速率，從而改善二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和WI麗U。另外，這種改善的晶片平坦化程度用于制造半導(dǎo)體器件可以改善器件的可靠性和產(chǎn)率，并且可以有助于改進超小型半導(dǎo)體器件的集成化程度。雖然出于說明目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的幾種優(yōu)選實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在沒有偏離如在所附權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明的范圍和實質(zhì)的情況下，各種改變、添加和替代是可能的。權(quán)利要求1、一種制備二氧化鈰粉末的方法，該方法使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體。2、如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述二氧化鈰粉末用于化學(xué)機械拋光。3、如權(quán)利要求l所述的方法，該方法包括以下步驟(a)將具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰進行第一煅燒；和(b)在高于第一煅燒溫度的溫度下，將由第一煅燒步驟制得的粉末進行第二煅燒。4、如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰具有0.120jam的平均粒徑。5、如權(quán)利要求3所述的方法，其中，在200400。C的溫度下進行第一煅燒步驟6100小時。6、如權(quán)利要求3所述的方法，其中，在6001200。C的溫度下進行第二煅燒步驟30分鐘6小時。7、如權(quán)利要求3所述的方法，該方法進一步包括在步驟(a)和步驟(b)之間的碾碎第一煅燒步驟制得的粉末的步驟。8、一種二氧化鈰粉末，該粉末包含至少50vol。/。的六方片狀顆粒，所述顆粒的至少一邊具有120°±20°的角，并且所述二氧化鈰粉末通過使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體而制得。9、如權(quán)利要求8所述的二氧化鈰粉末，該粉末通過權(quán)利要求17的任一項中所述的方法制得。10、如權(quán)利要求8所述的二氧化鈰粉末，該粉末包括平均尺寸為5nm~60nm的晶粒。11、如權(quán)利要求8所述的二氧化鈰粉末，該粉末提供至少30的二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性。12、如權(quán)利要求8所述的二氧化鈰粉末，該粉末提供10%或更小的5WIWNU(晶片內(nèi)不均勻性)(％)。13、一種CMP漿料，其包含磨料、分散劑和水，其中，所述磨料包括權(quán)利要求8中所定義的二氧化鈰粉末。14、如權(quán)利要求13所述的CMP漿料，該漿料包含每100重量份的漿料0.150重量份的二氧化鈰粉末和每100重量份的磨料0.5~10重量份的分散劑。15、如權(quán)利要求13所述的CMP漿料，其中，所述分散劑為非離子聚合物或陰離子聚合物。16、如權(quán)利要求13所述的CMP漿料，其中，所述分散劑選自聚乙烯醇、乙二醇、甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸銨和聚丙烯酰基馬來酸中。17、一種用于半導(dǎo)體器件的淺溝槽隔離(STI)方法，該方法使用權(quán)利要求13中所限定的CMP漿料作為拋光漿料。18、一種控制二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和5WIWNU中的任一或兩者的方法，該方法使用根據(jù)權(quán)利要求1~7的任一項中所限定的方法由具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體而制得的二氧化鈰粉末作為CMP漿料的磨料。19、如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性為至少30。20、如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述5WIWNU(晶片內(nèi)不均勻性M。/。)為10%或更小。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于CMP磨料的二氧化鈰粉末，該粉末可以在半導(dǎo)體制造工藝中化學(xué)機械拋光期間改善二氧化硅層對氮化硅層的拋光選擇性和/或晶片內(nèi)不均勻性(WIWNU)。更具體而言，所述二氧化鈰粉末通過使用具有六方晶系結(jié)構(gòu)的碳酸鈰作為前體而制得。同樣，本發(fā)明公開了包含用二氧化鈰粉末作為磨料的CMP漿料以及使用該CMP漿料作為拋光漿料的用于半導(dǎo)體器件的淺溝槽隔離方法。文檔編號C09K3/14GK101495592SQ200780027773公開日2009年7月29日申請日期2007年7月26日優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日發(fā)明者吳明煥,曹昇范,金種珌,金長烈,魯埈碩申請人:Lg化學(xué)株式會社