[发明专利]抛光液、抛光机以及抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种用于化学机械抛光过程的辅助抛光方 法，更具体地，涉及抛光液、抛光机以及抛光方法。

背景技术

化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing，CMP)是目前可以实现全局平坦化的重 要技术。CMP在机械磨削以及化学腐蚀的协同作用下，通过晶圆表面的材料去除，实现对 晶圆的抛光。目前的化学机械抛光，一般采用抛光机以及抛光液完成对将待抛光材料的平 坦化处理。具体地，将待抛光材料置于抛光头上，利用真空吸力将待抛光材料紧密吸附， 并采用抛光头对待抛光材料施加向下的压力，使其与抛光垫充分接触；抛光盘以及抛光头 均可以旋转，此时在待抛光材料表面滴加抛光液，抛光液在离心力作用下均匀分布在抛光 垫上，抛光液中含有抛光颗粒以及氧化剂，氧化剂可以在抛光过程中对待抛光材料表面进 行氧化，而抛光颗粒则可以通过抛光垫对待抛光材料表面进行机械研磨，从而可以实现机 械磨削以及化学腐蚀的协同作用，完成对待抛光材料表面的平坦化处理。

然而，目前用于化学机械抛光的抛光液、抛光机以及抛光方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

目前的化学机械抛光技术，在对于高硬度、化学性质稳定、难氧化的半导体材料(如 氮化镓、碳化硅等)进行抛光时，普遍存在材料表面去除率较低、难以快速获得无缺陷的 光滑平坦表面的问题。发明人经过深入研究以及大量实验发现，是由于上述半导体材料化 学性质稳定，难以在普通的化学机械抛光过程中被有效氧化腐蚀，导致抛光过程中机械磨 削以及化学腐蚀的协同作用较差，从而材料表面去除率低，难以通过化学机械抛光快速获 得光滑平坦表面。

有鉴于此，在本发明的第一方面，本发明提出了一种场外辅助抛光的方法。该方法包 括：将抛光液添加在待抛光的晶圆表面上，同时采用紫外灯照射所述抛光液，以便完成所 述化学机械抛光，其中，所述抛光液包括：抛光颗粒；氧化剂；光催化剂；以及去离子水。 利用紫外灯对抛光液进行照射，能够使光催化剂催化附着在光催化剂表面的物质发生氧化 反应，产生更多强氧化剂，进而可以提高该抛光液对待抛光材料的氧化效果，从而可以增 强化学机械抛光过程对待抛光材料表面的材料去除程度，有利于快速获得光滑平坦的表面。

根据本发明的实施例，基于所述抛光液的总质量，所述抛光颗粒的含量为3wt％～6wt％； 所述氧化剂的含量为1wt％～4wt％；所述光催化剂的含量为1wt％～3wt％，余量为所述去离 子水。由此，可以保证抛光过程中机械研磨以及氧化腐蚀较好地协同作用，从而可以提高 抛光的效率以及效果，有利于快速获得光滑平坦的表面。

根据本发明的实施例，在该抛光液中，所述光催化剂含有N型半导体颗粒。上述具有 光催化性能的N型半导体颗粒光催化剂，在紫外光等光线照射下，能够催化附着在光催化 剂表面的物质发生氧化反应，产生更多强氧化剂，进而可以更好地腐蚀待抛光材料表面不 平整部位，结合该抛光液中的抛光颗粒以及氧化剂，可以提高对待抛光材料表面化学腐蚀 的效果，有利于快速获得光滑平坦的表面。

根据本发明的实施例，在该抛光液中，所述N型半导体颗粒是由选自二氧化钛、二氧 化锡以及氧化铁的至少之一形成的。上述N型半导体颗粒在紫外光照射下，能够催化附着 在光催化剂表面的物质发生氧化反应，产生更多强氧化剂，从而可以提高化学机械抛光过 程中对待抛光材料的化学腐蚀效果，有利于快速获得光滑平坦的表面。

根据本发明的实施例，在该抛光液中，所述光催化剂的粒径为30～200nm。适度的粒径 能够加速光催化剂的催化氧化反应，从而可以加速氧化腐蚀，从而可以进一步提高利用该 方法进行化学机械抛光的效率以及效果。

根据本发明的实施例，在该抛光液中，所述抛光颗粒是由选自氧化硅、氧化铝以及金 刚石的至少之一形成的，任选地，所述抛光颗粒的粒径为50～300nm。由此，可以提高抛光 过程中的机械研磨效率以及效果，有利于快速获得光滑平坦的表面。

根据本发明的实施例，在该抛光液中，所述氧化剂含有双氧水以及高锰酸钾的至少之 一。由此，可以对待抛光材料进行氧化腐蚀，提高抛光的效率以及效果。