一种化学机械抛光液的制作方法

本发明涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光液。

背景技术：

1、无定形碳膜(amorphous carbon)又称为类金刚石碳膜(diamond-like carbon),因其具有高硬度、高强度、高导热、高电阻率、高抗辐射、高化学稳定性、低摩擦系数以及红外光学波段良好的透过率等优良性能而备受关注。在高温、高频、大功率及抗辐射的高密度集成电子器件等方面具有巨大的应用潜力。

2、随着半导体工艺愈加先进，芯片制程需要更加精細图案的改进，光刻激光波长也随制程改进而逐渐减小。一般会通过减小光敏膜的厚度以控制图案的分辨率，然而过薄的光敏膜会导致光敏膜先于下层材料被刻蚀掉，导致图案变形，因而需要另外在下层材料上形成除光敏膜图案以外的硬掩模膜。过去通常会选择二氧化硅或者氮化硅作为硬掩模，以便在形成图案的蚀刻过程期间确保处理裕度。但硬掩模伴随制程改进所需的厚度要求也越来越小，为了获得较高分辨率以及减少材料发生的颈缩和脚缩,通常使用化学性质更加稳定和漫反射较少的无定形碳膜作为硬掩模。

3、无定形碳膜可以通过己知的cvd(chemical vapor deposition,化学气相沉积)法和pvd(physical vapor deposition,物理气相沉积)法形成，在以溅射为代表的pvd法中，无定形碳膜的形成具有方向性。因此,为形成均匀的无定形碳膜，必须采取措施将基材进行旋转或者将多个靶放入装置中。这种形成无定形碳膜的装置结构复杂、价格本品贵，并且有时难以根据基材的形状形成无定形碳膜。cvd法由反应气体形成无定形碳膜，其装置结构简单且价格低廉。因此，现有技术通常采用等离子体cvd法形成无定形碳膜，即通常使用碳氢化合物，例如具有苯环或者多个双键的萘，苯，甲苯作为反应气体。但是在50nm或更小的精细制程中，cvd工艺产生的无定形碳层转移过程中会产生的泡型碳颗粒，以及滴落型碳颗粒，都存在明显的残留的问题。通过选择合适沉积技术和改变沉积参数，可以改变无定形碳膜中c sp2和sp3杂化比率，进一步控制膜的性质。

4、故为了提高半导体器件制造过程中使用的光刻精度，每个过程中的层间平整度都是一个非常重要的因素。在专利cn109623581a中，正是由于无定形碳材料通常在常温下非常稳定，不易发生化学反应，且sp3杂化含量越多莫氏硬度越大，因此出现了平坦化加工难度大，加工耗时长等困难等问题，所以该专利使用了前期粗抛和刻蚀相结合的工艺提高碳材料的去除速率。在专利kr20200057566a中，使用二氧化铈磨料，通过添加亚氨基酸和甲酸等化合物可以有效去除无定形碳膜，但如何去除抛光时产生的的氧化铈等残留也是一个巨大问题。在另一专利cn102464944a中，使用大量强氧化剂，但是碳材料的研磨速率比较低，不能满足半导体工艺要求。

5、为使芯片上无定形碳材料膜具有更高品质的表面，需要一种满足研磨速率水平、并且可以实现表面品质良好的(例如划痕数少)研磨用组合物。

技术实现思路

1、本发明提供一种化学机械抛光液，能够提高无定形碳的抛光速率。具体而言，本发明提供一种用于抛光无定形碳材料的化学机械抛光液，包括研磨颗粒，含有羧基基团的化合物，以及含有两个或多个羟基的化合物。

2、优选的，所述研磨颗粒为二氧化硅，所述研磨颗粒的粒径为20-120nm。

3、优选的，所述研磨颗粒的质量百分比含量为0.1-5％。

4、优选的，所述研磨颗粒的质量百分比为0.1-2％。

5、优选的，所述含羟基基团的化合物选自吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物及吡咯化合物及其衍生物中的一种或多种。

6、优选的，所述含羟基基团的化合物选自2-羧基吡啶、3-羧基吡啶、4-羧基吡啶、2,4-二羧基吡啶、2-甲基-4-羧基吡啶、2,6-二羧基吡啶,6-氨基-2-二羧基吡啶、3,5-二羧基吡啶,2-羧基哌啶、3-羧基哌啶、4-羧基哌啶、2,3-二羧基哌啶、2,4-二羧基哌啶、2,6-二羧基哌啶、3,5-二羧基哌啶、1-甲基-哌啶-4-羧酸，2-羧基吡咯烷、3-羧基吡咯烷、2，4二羧基此咯烷、2,5-二羧基此咯烷，2-羧基吡咯、3-羧基吡咯,、2,5-二羧基吡咯,3,4-二羧基吡咯中的一种或多种。

7、优选的，所述含羟基基团的化合物的质量百分比含量为0.01-0.5％。

8、优选的，所述含羟基基团的化合物的质量百分比含量为0.01-0.2％。

9、优选的，所述含有两个或多个羟基的化合物选自季戊四醇、乙二醇、1，2-丙二醇、2-甲基丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷和丙三醇、木糖醇、葡萄糖、抗坏血酸、山梨糖醇、蔗糖、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或多种。

10、优选的，所述含有两个或多个羟基的化合物的质量百分比含量为0.05-3％。

11、优选的，所述含有两个或多个羟基的化合物的质量百分比含量为0.1-1％。

12、优选的，所述化学机械抛光液的ph值为2-6。

13、本发明的化学机械抛光液还可以含有ph调节剂，杀菌剂等本领域常用的添加剂。

14、本发明的化学机械抛光液可以浓缩制备，使用时用去离子水稀释到本发明范围内的浓度即可。

15、本发明的另一方面，提供一种将以上任一所述的化学机械抛光液用于抛光无定形碳材料的用途。

16、本发明中的化学机械抛光液具有较高的无定形碳材料的去除速率，且不含有氧化剂，可以减少生产成本，并且使用方法简单，无需进行前期对晶圆进行粗抛和刻蚀处理，具有良好的市场前景。

技术特征：

1.一种用于抛光无定形碳材料的化学机械抛光液，其特征在于，

2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

3.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

4.如权利要求3所述的化学机械抛光液，其特征在于，

5.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

6.如权利要求5所述的化学机械抛光液，其特征在于，

7.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

8.如权利要求7所述的化学机械抛光液，其特征在于，

9.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

10.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

11.如权利要求10所述的化学机械抛光液，其特征在于，

12.如权利要求1-11中任一所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液的ph值为2-6。

技术总结本发明提供了一种无定形碳材料抛光的化学机械抛光液。本发明中的化学机械抛光液，包括研磨颗粒，含有羧基基团的化合物及含有两个或多个羟基的化合物。本发明中的化学机械抛光液具有较高的无定形碳材料的去除速率，具有良好的市场前景。技术研发人员：刘天奇,周文婷,荆建芬,王苗苗,姚颖,宋凯,蔡鑫元,李昀,王拓,王正,唐浩杰受保护的技术使用者：安集微电子科技（上海）股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30