[發明專利]硫系化合物相變材料氧化鈰化學機械拋光液

有效

• 申請號: 200810201175.3
• 申請日: 2008-10-14
• 公開（公告）號: CN101372606A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 王良詠;宋志棠;劉波;封松林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，涉及一種化學機械拋光液，尤其涉及一種用氧化鈰化學 機械拋光液拋光硫系化合物相變材料的方法。

背景技術

相變存儲器因具有高速讀取、高可擦寫次數、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗強震 動和抗輻射等優點，而被國際半導體行業協會認為最有可能取代目前的閃存存儲器而成為未 來存儲器主流產品和最先成為商用產品的器件。

相變存儲器技術的基本原理是以硫系化合物為存儲介質，利用電能(熱量)使材料在晶 態(低阻)與非晶態(高阻)之間相互轉換實現信息的寫入與擦除，信息的讀出則靠測量電 阻的變化實現。典型的相變材料是硫族化合物合金薄膜，最成熟的材料是GeSbTe合金。存儲 單元包括由電介質材料定義的細孔，相變材料沉積在細孔中，相變材料在細孔的一端上連接 電極。電極接觸使電流通過該通道產生焦耳熱對該單元進行編程，或者讀取該單元的電阻狀 態。

目前，在構建相變存儲單元時，通行的做法是：先通過磁控濺射的方法沉積相變材料在 由電介質材料定義的細孔中，然后通過反應離子刻蝕(RIE)或者化學機械拋光(CMP)的方 法，將細空上方的相變材料進行去除。相比于RIE而言，CMP因具有表面低損傷和能實現全局 平坦化的優點，受到了許多研究人員和半導體公司的青睞。

為滿足制備納電子相變存儲器中CMP工藝的需求，需要可控的無損傷地對相變材料進行去 除，同時還希望盡可能減少下層絕緣材料的損失。為此，許多研究人員做出了很多有益的嘗 試和研究。

CN?200410066674.8公開的硫系化合物納米級拋光液主要涉及到使用10-120nm的氧化硅化 學機械拋光液對GeSbTe材料的拋光，拋光速率為138-218nm/min，拋光后經AFM測得的表面粗 糙度RMS為1.25-2.22nm；CN?200410084490.4公開了一種無磨料堿性拋光液，對GeSbTe的拋光 速率為42-76nm/min，拋光后GeSbTe表面效果較好，RMS為0.69-0.91nm；另外，著名的拋光液 供應商Cabot在US20070178700中公開了一種酸性氧化硅(20nm或者80nm)拋光液，對GeSbTe 的拋光速率為0-200nm/min，拋光后的表面未提及。它們在對GeSbTe拋光時均簡單易行，且專 利CN?200410084490.4公開的無磨料堿性拋光液拋光后表面效果較佳，但均存在拋光速率過慢 速率范圍過窄的問題，且專利CN?200410066674.8公開的拋光液拋光后表面效果較差，對表面 存在一定損傷。另外，它們使用的拋光顆粒均為SiO₂。雖然SiO₂自身具備一定的硬度(莫氏硬 度為7)，但相對于質軟的GeSbTe薄膜材料而言，化學活性不高，在拋光過程中難以產生足夠 的化學交聯，從而使拋光過程以機械作用為主。機械去除后的產物與細孔會因表面水膜的張 力而重新粘結在一起，易于造成拋光后有GeSbTe殘留的現象。

發明內容

本發明針對現有技術存在的缺陷提供了一種用氧化鈰化學機械拋光液拋光硫系化合物相 變材料的方法，其以拋光液總重量為基準，氧化鈰化學機械拋光液包含0.01-5wt％的氧化劑、 0.01-4wt％的表面活性劑、0.01-3wt％的有機添加劑、0.2-30wt％的氧化鈰拋光顆粒及pH調節 劑、水性介質。

作為本發明的一種優選方案，所述拋光液用于硫系化合物相變材料Ge_xSb_yTe_(1-x-y)的CMP 工藝，其中0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，且x、y不同時為0。

作為本發明的另一種優選方案，所述氧化鈰拋光顆粒為CeO₂，其粒徑范圍為10-1500nm。

作為本發明的再一種優選方案，所述氧化鈰拋光顆粒的粒徑范圍為30-200nm。

作為本發明的再一種優選方案，所述氧化劑選自鐵氰化鉀、或/和雙氧水、或/和過硫酸 銨。

作為本發明的再一種優選方案，所述表面活性劑為陰離子型表面活性劑，選自聚氧乙烯 硫酸鈉(AES)、或/和聚丙烯酸鈉、或/和聚氧乙烯醚磷酸酯。

作為本發明的再一種優選方案，所述有機添加劑為有機酸，選自乙酸、或/和蟻酸、或/ 和草酸、或/和檸檬酸、或/和對苯二酸、或/和水楊酸、或/和脯氨酸、或/和氨基乙酸、或/ 和丁二酸、或/和酒石酸。