[发明专利]一种化学机械抛光液及其使用方法

说明书

本发明提供一种化学机械抛光液，包括氧化铈、硫酸铈和pH调节剂。本发明中化学机械抛光液使用氧化铈作为抛光颗粒并配合使用硫酸铈作为氧化剂，不仅可以提高无定形碳材料的抛光速率，还能够提高抛光液的稳定性。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光液领域。

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相同的运动方向旋转。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。

无定形碳作为新一代宽带隙半导体材料，具有宽带隙、高热导率、高临界击穿电场、高电子饱和迁移速率、高化学稳定性等特点，在高温、高频、大功率、高密度集成电子器件等方面具有巨大的应用潜力。然而含碳材料在常温下非常稳定，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在抛光含碳材料时，难以获得较高的抛光速度。

通常需要用氧化剂将含碳材料氧化后去除。常用的氧化剂为双氧水，但双氧水的氧化能力较弱，无法获得理想的去除速率。CN102464944A在抛光液中添加高锰酸、锰酸及其盐类等强氧化剂来提高含碳材料的化学机械抛光速率。在使用高锰酸、锰酸及其盐类作为氧化剂对含碳材料抛光过程中，由于高锰酸、锰酸等氧化剂被还原后会不可避免地生成颜色较深的副产物，而且容易沉积在抛光垫的表面和孔洞中，从而造成抛光副产物在抛光垫上的聚集，不仅影响抛光垫寿命，而且导致抛光后的表面缺陷增加。除此之外，传统的强氧化剂一般无法对无定形碳材料进行抛光。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种化学机械抛光液，使用氧化铈作为抛光颗粒并配合使用硫酸铈，不仅可以提高无定形碳材料的抛光速率，还能够提高抛光液的稳定性。

具体的，本发明提供一种化学机械抛光液，包括，氧化铈、硫酸铈和pH调节剂。

本发明中，所述pH调节剂选自氢氧化钾、硫酸中的一种或多种。

本发明中，所述氧化铈的质量百分比浓度为0.1～1％。

本发明中，所述硫酸铈的质量百分比浓度为0.8～6.5％；优选的，所述硫酸铈的质量百分比浓度为0.8～2％。

本发明中，所述化学机械抛光液的pH值为0.6～1.3。

本发明的另一方面，提供一种化学机械抛光液的使用方法，将上述任一抛光液用于无定形碳材料的化学机械抛光。

与现有技术相比较，本发明的优势在于：在化学机械抛光液中，同时添加在一定含量范围内的氧化铈磨粒和硫酸铈，利用氧化铈磨粒和硫酸铈的复配作用，可以增强并稳定化学机械抛光液对于无定形碳材料的抛光速率。

具体实施方式

下面结合具体实施例，详细阐述本发明的优势。

将各组分并按照表1中的含量混合均匀，并使用氢氧化钾溶液或硫酸溶液将抛光液调节至目标pH值，即可制得对应的化学机械抛光液。