[发明专利]一种用于氧化锌化学机械平坦化的碱性纳米抛光液及应用

说明书

技术领域

本发明属于一种抛光液，涉及微电子辅助材料及加工工艺技术领域，特别是涉及一种用于氧化锌化学机械平坦化的碱性纳米抛光液及应用。

背景技术

近几年来，由于氧化锌材料有着较大的能带宽度（3.37eV）和较高的激子束缚能量，所以氧化锌在深紫外光电子器件、蓝光发光器件、激光器件、压电传感器、声表面波器件，非挥发性阻变存储器件，掺杂氧化锌用作透明电极等领域有了广泛的应用，而且其作用也显得越来越重要了。同时氧化锌也被用来做为衬底直接在上面外延生长GaN薄膜，或者作为蓝宝石和SiC上的一个缓冲层在其上面外延生长GaN薄膜。但是现有的各种生长氧化锌的方法比如：溅射、脉冲激光沉积、低压化学气相沉积、喷雾热解法等生长的氧化锌薄膜都有着很大的表面粗糙度而且表面含有针孔缺陷，这些都将严重影响后续薄膜的生长，从而严重影响到整个器件的性能。尤其是当工艺结点进入40nm以后，由于生长出来的氧化锌表面较大的粗糙度限制了高精度的光刻的实现，从而严重制约了氧化锌薄膜及其相关器件的制造与应用。所以生长氧化锌薄膜必须经过表面平坦化以降低其表面粗糙度才能应用到实际的器件制造中去，下面就以具有阻变特性的氧化锌制作非挥发性阻变存储器为例，进一步说明抛光的重要性。

随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，对大容量的非挥发性的存储器的需求越来越紧迫。而基于浮栅结构的快闪（flash）存储器由于较高的操作电压、复杂的电路结构和浮栅结构不能无限减薄等问题，严重制约了快闪存储器的进一步应用于各个领域。特别是当工艺结点进入45nm以后由于无法进一步提高集成密度使得寻求新型存储器替代快闪存储器的需求更为迫切。于是基于新理论新材料的各种非挥发性存储器应运而生，而利用电流致电阻转变效应开发的电阻式存储器（又叫阻变存储器）就是其中之一。阻变存储器(Resistive Random Access Memory, RRAM)是一种新型的非挥发性存储器，它具有操作电压低、读写速度快、反复操作耐久性强、存储密度高、数据保持时间长、功耗低、成本低、与CMOS工艺兼容等特点，被誉为下一代非挥发性存储器最有力的竞争者。阻变存储器的关键材料是可记录的二元过渡金属氧化物薄膜材料，其中具有阻变特性的氧化锌材料已经被广泛应用于激光二极管、发光二极管、薄膜晶体管、太阳能电池、液晶显示屏等制造领域。而且其在阻变存储器器件领域也将会有很好的应用前景。基于氧化锌薄膜材料的阻变存储器制作关键技术在于如何形成阻变材料的镶嵌结构，进而形成存储单元。结合化学机械平坦化在器件互连领域的广泛应用，如何通过氧化锌的化学机械平坦化制作基于氧化锌的阻变存储器成为当前的研究热点，有关氧化锌的化学机械平坦化工作也成为该领域的关注焦点之一。

目前，化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization, CMP)作为唯一一种能够实现全局平坦化的技术，已经成为超大规模集成电路工艺中一种不可或缺的工艺，而且被广泛应用于深亚微米多层铜互系统当中。国际半导体技术发展路线图(International Technology Roadmap for Semiconductors，ITRS)在2007年提出，用于非挥发性存储器中的新材料的化学机械平坦化的研究工作亟需进行，深沟槽结构的形成及多余材料的去除都需要化学机械平坦化来完成。

为不断提高存储密度，降低阻变时的电压、功耗，要求阻变存储器器件单元中特征尺寸缩小至纳米级。鉴于半导体工艺中0.25微米以下的技术，材料表面必须通过化学机械平坦化进行全局平坦化，方可利用通用的光刻曝光工艺进行亚微米尺寸的加工。其次，通过化学机械平坦化，可以提高薄膜的平整度，增加介面间的接触面积，降低电极与阻变薄膜之间的介面捕获电流密度，进而改善阻变薄膜材料的电特性和抗疲劳性，同时降低缺陷，增强器件的可靠性。而且，为了阻变存储器器件的制备工艺与CMOS工艺相兼容，以使制作成本最低，需要对阻变材料的化学机械平坦化这一关键工艺进行研究。阻变存储器器件单元结构涉及纳米结构的形成，包括纳米孔的形成、纳米填充和多余材料的化学机械平坦化。为形成填充结构，只能通过阻变材料的填充及化学机械平坦化形成器件单元。