CN102464944B - 一种化学机械抛光液及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学机械抛光液，所述化学机械抛光液包括：水，研磨剂和强氧化剂，所述强氧化剂的标准电极电位大于0.52V。本发明的化学机械抛光液中加入了强氧化剂可以获得很高的抛光速度，加速了碳元素的化学机械抛光。
Description
技术领域
本发明涉及化学机械抛光领域，具体涉及一种化学机械抛光液及其使用方法。
背景技术
随着半导体技术的不断发展，以及大规模集成电路互连层的不断增加，导电层和绝缘介质层的平坦化技术变得尤为关键。二十世纪80年代，由IBM公司首创的化学机械抛光(CMP)技术被认为是目前全局平坦化的最有效的方法。
化学机械抛光(CMP)由化学作用、机械作用以及这两种作用结合而成。它通常由一个带有抛光垫的研磨台，及一个用于承载芯片的研磨头组成。其中研磨头固定住芯片，然后将芯片的正面压在抛光垫上。当进行化学机械抛光时，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一样的运动方向旋转。与此同时，含有研磨剂的浆液被滴到抛光垫上，并因离心作用平铺在抛光垫上。芯片表面在机械和化学的双重作用下实现全局平坦化。
无定形碳具有低的介电常数，用作硬质掩膜(hard mask)，以及目前新兴的TSV技术中。
对无定形碳层的平坦化，很具有挑战性。因为碳元素在常温下，非常稳定，不易发生化学反应，对机械力研磨的耐受性很好，因此常用的化学机械抛光液难以获得较高的抛光速度。US20070054500中曾经用含氢的等离子体去除无定形碳。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种化学机械抛光液及其使用方法，在所述化学机械抛光液中加入强氧化剂进行无定形碳的抛光，可以获得很高的抛光速度。
标准电极电位E°(V)+0.52在无定形碳的表面，碳元素有可能被氧化成更高价态，例如一氧化碳和二氧化碳，或者是碳酸。如上方程式所示，选用能够实现标准电极电位大于0.52V的强氧化剂，加速碳元素的化学机械抛光。
本发明的化学机械抛光液，包括：水，研磨剂和强氧化剂，所述强氧化剂的标准电极电位大于0.52V。
本发明中，所述研磨剂选自于二氧化硅，氧化铝，氧化铈，氧化铁，氮化硅和氧化钛中的一种或多种。所述研磨剂的重量百分含量为0.1～30％。较佳地，所述研磨剂为二氧化硅。较佳地，所述二氧化硅的重量百分含量为1～10％。
本发明中，所述强氧化剂选自于氯酸盐，高氯酸盐，碘酸盐，高碘酸盐，高锰酸盐，双氧水，单过硫酸盐，过硫酸盐中的一种或多种。较佳地，所述强氧化剂为高锰酸钾。所述高锰酸钾的重量百分含量为0.1～5％。较佳地，所述高锰酸钾的重量百分含量为1～2％。
本发明中，所述的化学机械抛光液的pH值为0.5～7。
本发明的化学机械抛光液的使用方法，包括：将本发明的化学机械抛光液用于无定形碳的化学机械抛光。
本发明的积极进步效果在于：在所述化学机械抛光液中加入了强氧化剂，可以获得很高的抛光速度。选用能够实现标准电极电位大于0.52V的强氧化剂，加速了碳元素的化学机械抛光。
附图说明
图1常规的二氧化硅抛光液对无定形碳的硅片进行抛光前的SEM截面图(1为无定形碳层)。
图2常规的二氧化硅抛光液对无定形碳的硅片进行抛光后的SEM截面图(1为无定形碳层)。
图3本发明实施例1的抛光液对无定形碳的硅片进行抛光前的SEM截面图(1为无定形碳层)。
图4本发明实施例1的抛光液对无定形碳的硅片进行抛光后的SEM截面图(1为无定形碳层)。
具体实施方式
制备实施例
表1给出了本发明的化学机械抛光液实施例1～12的配方，按表1中所列组分及其含量，在去离子水中混合均匀，用pH调节剂调到所需pH值，即可制得化学机械抛光液。
表1本发明的化学机械抛光液实施例1～12的配方
效果实施例
抛光条件：抛光机台为Logitech(英国)1PM52型，polytex抛光垫，4cm×4cm正方形晶圆(Wafer)，研磨压力4psi，研磨台转速70转/分钟，研磨头自转转速150转/分钟，抛光液滴加速度100ml/分钟。
图1和图2为用常规的二氧化硅抛光液对无定形碳的硅片进行抛光前和抛光后的SEM截面图，其中1为无定形碳层。所述常规的二氧化硅抛光液的为仅含有20wt％二氧化硅研磨剂的抛光液，所述抛光液的pH值为10.5。用常规的二氧化硅抛光液对无定形碳的硅片进行抛光的抛光速度很低，无定形碳去除速率为100A/min。
图3和图4为用本发明实施例1的抛光液对无定形碳的硅片进行抛光前和抛光后的SEM截面图，其中1为无定形碳层。用本发明实施例1的抛光液对无定形碳的硅片进行抛光的抛光速度显著升高，无定形碳去除速率为1500A/min.
Claims (5)
1.一种化学机械抛光液在无定形碳的化学机械抛光中的应用，所述化学机械抛光液包括：水，研磨剂和强氧化剂，所述强氧化剂的标准电极电位大于0.52V，所述强氧化剂是高锰酸钾。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述研磨剂选自于二氧化硅，氧化铝，氧化铈，氧化铁，氮化硅和氧化钛中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述研磨剂的重量百分含量为0.1～30％。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述高锰酸钾的重量百分含量为0.1～5％。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：pH值为0.5～7。
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