[發明專利]一種用于氧化鋅化學機械平坦化的酸性納米拋光液及應用

無效

• 申請號: 201110119246.7
• 申請日: 2011-05-10
• 公開（公告）號: CN102212316A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 張楷亮;張濤峰;王芳;蔡文波
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01L45/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明屬于一種拋光液，涉及微電子輔助材料及加工工藝技術領域，特別是涉及一種用于氧化鋅化學機械平坦化的酸性納米拋光液及應用。

背景技術

近幾年來，由于氧化鋅材料有著較大的能帶寬度（3.37eV）和較高的激子束縛能量，所以氧化鋅在深紫外光電子器件、藍光發光器件、激光器件、壓電傳感器、聲表面波器件，非揮發性阻變存儲器件，摻雜氧化鋅用作透明電極等領域有了廣泛的應用，而且其作用顯得越來越重要。同時氧化鋅也被用來做為襯底直接在上面外延生長GaN薄膜，或者作為藍寶石和SiC上的一個緩沖層在其上面外延生長GaN薄膜。但是現有的各種生長氧化鋅的方法，比如濺射、脈沖激光沉積、低壓化學氣相沉積、噴霧熱解法等生長的氧化鋅薄膜都有著很大的表面粗糙度而且表面含有針孔缺陷，這些都將嚴重影響后續薄膜的生長，從而嚴重影響到整個器件的性能。尤其是當工藝結點進入40nm以后，由于生長出來的氧化鋅表面較大的粗糙度限制了高精度的光刻的實現，從而嚴重制約了氧化鋅薄膜及其相關器件的制造與應用。所以生長氧化鋅薄膜必須經過表面平坦化以降低其表面粗糙度才能應用到實際的器件制造中去，下面就以具有阻變特性的氧化鋅制作非揮發性阻變存儲器為例，進一步說明拋光的重要性。

隨著微電子技術和計算機技術的迅速發展，對大容量的非揮發性的存儲器的需求越來越緊迫。而基于浮柵結構的快閃（flash）存儲器由于較高的操作電壓、復雜的電路結構和浮柵結構不能無限減薄等問題，嚴重制約了快閃存儲器在各個領域的進一步應用。特別是當工藝結點進入45nm以后由于無法進一步提高集成密度使得尋求新型存儲器替代快閃存儲器的需求更為迫切。于是基于新理論新材料的各種新型非揮發性存儲器應運而生，而利用電流致電阻轉變效應開發的電阻式存儲器（又叫阻變存儲器）就是其中之一。阻變存儲器(Resistive?Random?Access?Memory,?RRAM)是一種新型的非揮發性存儲器，它具有操作電壓低、讀寫速度快、反復操作耐久性強、存儲密度高、數據保持時間長、功耗低、成本低、與CMOS工藝兼容等特點，被譽為下一代非揮發性存儲器最有力的競爭者。阻變存儲器的關鍵材料是可記錄的二元過渡金屬氧化物薄膜材料，其中具有阻變特性的氧化鋅材料已經被廣泛應用于激光二極管、發光二極管、薄膜晶體管、太陽能電池、液晶顯示屏等制造領域。而且其在阻變存儲器器件領域也將會有很好的應用前景。基于氧化鋅薄膜材料的阻變存儲器制作關鍵技術在于如何形成阻變材料的鑲嵌結構，進而形成存儲單元。結合化學機械平坦化在器件互連領域的廣泛應用，如何通過氧化鋅的化學機械平坦化制作基于氧化鋅的阻變存儲器成為當前的研究熱點，有關氧化鋅的化學機械平坦化工作也成為該領域的關注焦點之一。

目前，化學機械平坦化(Chemical?Mechanical?Planarization,?CMP)作為唯一一種能夠實現全局平坦化的技術，已經成為超大規模集成電路工藝中一種不可或缺的工藝，而且被廣泛應用于深亞微米多層銅互連系統當中。國際半導體技術發展路線圖(International?Technology?Roadmap?for?Semiconductors，ITRS)在2007年提出，用于非揮發性存儲器中的新材料的化學機械平坦化的研究工作亟需進行，深溝槽結構的形成及多余材料的去除都需要化學機械平坦化來完成。

為不斷提高存儲密度，降低阻變時的電壓、功耗，要求阻變存儲器器件單元中特征尺寸縮小至納米級。鑒于半導體工藝中0.25微米以下的技術，材料表面必須通過化學機械平坦化進行全局平坦化，方可利用通用的光刻曝光工藝進行亞微米尺寸的加工。其次，通過化學機械平坦化，可以提高薄膜的平整度，增加介面間的接觸面積，降低電極與阻變薄膜之間的介面捕獲電流密度，進而改善阻變薄膜材料的電特性和抗疲勞性，同時降低缺陷，增強器件的可靠性。而且，為了使阻變存儲器器件的制備工藝與CMOS工藝相兼容，降低制作成本，需要對阻變材料的化學機械平坦化這一關鍵工藝進行研究。阻變存儲器器件單元結構涉及納米結構的形成，包括納米孔的形成、納米填充和多余材料的化學機械平坦化。為形成填充結構，只能通過阻變材料的填充及化學機械平坦化形成器件單元。