[发明专利]一种化学机械抛光液

说明书

本发明提供了一种化学机械抛光液，所述化学机械抛光液包括研磨颗粒、哌嗪、单乙醇胺、pH调节剂和水。其中，所述研磨颗粒为二氧化硅。本发明的抛光液通过单乙醇胺和哌嗪的协同作用，大幅提高了硅的去除速率，提高了抛光过程的稳定性和抛光液的回收率，大幅降低硅芯片的生产成本。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光液领域，尤其涉及一种用于抛光硅的化学机械抛光液。

背景技术

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，含有研磨颗粒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。

目前，用于硅抛光的化学机械抛光液所用的研磨颗粒通常采用纳米二氧化硅，这种二氧化硅多以硅溶胶和气相二氧化硅的形式存在，在水中可以均匀分散，不沉降。在抛光过程中，纳米二氧化硅提供研磨的机械力。

除了机械力之外，许多化学物质可以进一步加速硅的抛光去除速率，代表性的物质有：1-氢-1,2,4-三氮唑(TAZ)或其衍生物；氨基酸，包括常用甘氨酸、赖氨酸、组氨酸等常见氨基酸及其衍生物；有机膦酸，包括：氨基三甲叉膦酸(ATMP)，三乙烯四胺六甲叉膦酸(DEDTMP)，乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)，二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMPA)，2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸、2-膦酸丁酸、2-膦酸乙酸、2-膦酸丙酸、2-羟基膦酰基乙酸、1-羟基-2-吡啶-1,1-二膦酸乙烷、二膦酸二氯甲烷、羟基亚甲基二膦酸、亚甲基二膦酸、羟基乙叉二膦酸、3-氨基-1-羟基丙烷-1,1-二膦酸和4-氨基-1-羟基丙烷-1,1-二膦酸等等；胍以及双胍可以是碳酸胍、盐酸胍、双胍碱、苯乙双胍、吗啉胍以及其他胍类衍生物；各种有机碱，例如伯胺、仲胺、叔胺环状有机碱，例如哌嗪等。

美国专利US2002032987公开了一种用醇胺作为添加剂的抛光液，以提高多晶硅的去除速率，其中添加剂优选2-(二甲氨基)-2-甲基-1-丙醇。

美国专利US2002151252公开了一种含具有多个羧酸结构的络合剂的抛光液，用于提高多晶硅去除速率，其中优选的络合剂是EDTA(乙二胺四乙酸)和DTPA(二乙基三胺五乙酸)。

欧洲专利EP1072662公开了一种含孤对电子和双键产生离域结构的有机物的抛光液，以提高多晶硅的去除速率，优选化合物是胍类的化合物及其盐。

美国专利US2006014390公开了一种用于提高多晶硅的去除速率的抛光液，其包含重量百分比为4.25％～18.5％研磨剂和重量百分比为0.05％～1.5％的添加剂。其中添加剂主要选自季铵盐、季胺碱和乙醇胺等有机碱。此外，该抛光液还包含非离子型表面活性剂，例如乙二醇或丙二醇的均聚或共聚产物。

为了进一步提高硅的抛光速率，不同的化合物之间可以组合使用。中国专利CN101497765A通过利用双胍和唑类物质的协同作用，显著提高了硅的抛光速率。

但是，上述专利中的抛光液对硅的抛光速率，仍然未能满足目前半导体生产中对抛光速率的要求。因此，需要开发一种新型的化学机械抛光液，以提供更高的硅抛光速率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种化学机械抛光液。本发明的化学机械抛光液中同时添加了单乙醇胺和哌嗪，其复配使用时产生的协同作用，明显地提高了硅的抛光速率，获得一种满足不同硅抛光速率需求的化学机械抛光液。

本发明提供了一种化学机械抛光液，所述化学机械抛光液包括研磨颗粒、哌嗪、单乙醇胺、pH调节剂和水。

优选地，所述研磨颗粒是二氧化硅。

优选地，所述二氧化硅的质量百分比含量为5％-30％。