[发明专利]抛光硫族合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学机械抛光组合物和使用该组合物的方法。更特别地，本发明涉及用于抛光含有相变合金(例如，锗-锑-碲相变合金)的基材的化学机械抛光组合物。

背景技术

相变随机存取存储器(PRAM)已经成为下一代存储器的引领者，所述相变随机存储器使用能在绝缘材料(通常是无定形状态)和导电材料(通常是结晶状态)之间电转换的相变材料。这些下一代的PRAM存储器可以取代传统的固态存储器，例如动态随机存取存储器-DRAM-设备；静态随机存取存储器-SRAM-设备、可擦除可编程只读存储器-EPROM-设备和电可擦除可编程只读存储器-EEPROM-设备，它们每个存储位各使用微电子电路元件。这些传统的固态存储器设备使用了许多的芯片空间来储存信息，因而限制了芯片密度；并且它们对于编程而言是相对慢的。

用在PRAM设备中的相变材料包括硫族材料，例如锗-碲(Ge-Te)和锗-锑-碲(Ge-Sb-Te)相变合金。PRAM设备的制造包括化学机械抛光步骤，其中选择性地去除硫族(chalcogenide)相变材料和平整化设备表面。

选择性的硫族相变材料浆液的早期例子是Jong-Young Kim的US专利No.7,682,976。这种浆液(slurry)改变组成来调节锗-锑-碲(GST)和TEOS电介质的去除速度。在Kim的配方中，提高研磨剂的浓度来增大TEOS的去除速度。在不存在唑(azole)抑制剂的条件下，增加过氧化氢来增大GST的去除速度。这种浆液调节GST相对于TEOS去除速度的选择性，但是没有公开调节GST相对于氮化硅去除速度的去除速度。

因此存在的需求是相对于用于制造PRAM设备的氮化硅和电介质能够选择性地或者非选择性地去除硫族相变合金的化学机械抛光(CMP)组合物。该选择性的浆液必须提供可接受的相变合金去除速度而氮化硅和电介质的去除速度最小。对非选择性的浆液，该组合物必须提供相变合金去除速度和氮化硅以及电介质去除速度的平衡组合，其满足特定的结合方案。

发明内容

本发明的一个方面包括一种用于化学机械抛光基底的方法，其包括：提供基底，其中所述基底包括硫族相变合金；提供化学机械抛光组合物，其中按重量百分比计，所述化学机械抛光组合物包括水、0.1-30的研磨剂、至少一种抛光剂，所述抛光剂选自0.05-5的卤素化合物、0.05-5的邻苯二甲酸、0.05-5的邻苯二甲酸酐及其盐、衍生物以及其混合物，其中所述化学机械抛光组合物的pH是2到小于7；提供化学机械抛光垫；和用该化学机械抛光垫以及该化学机械抛光组合物抛光基底，以选择性地或非选择性地从基底上除去硫族相变合金。

本发明的另一方面包括一种用于化学机械抛光基底的方法，其包括：提供基底，其中所述基底包括硫族相变合金；提供化学机械抛光组合物，其中按重量百分比计，所述化学机械抛光组合物包括水、0.2-20的研磨剂；至少一种抛光剂，所述抛光剂选自0.1-5的卤素化合物和0.1-4的邻苯二甲酸、0.1-4的邻苯二甲酸酐及其盐、衍生物以及其混合物，其中所述化学机械抛光组合物的pH是2.5到6；提供化学机械抛光垫；和用该化学机械抛光垫以及该化学机械抛光组合物抛光基底，以选择性地或非选择性地从基底上除去硫族相变合金。

具体实施方式

本发明的化学机械抛光方法用于抛光含有硫族相变合金的基材。用在本发明方法中的化学机械抛光组合物提供了高的硫族相变合金去除速度以及对基材上的其它材料的平衡地或非选择性的去除，例如那些在图案化的半导体芯片中包含的材料。

适合用在本发明的化学机械抛光方法中的基材包括硫族相变合金。优选地，硫族相变合金选自锗-碲相变合金和锗-锑-碲相变合金。更优选地，硫族相变合金是锗-锑-碲相变合金。

适合用在本发明的化学机械抛光方法中的基材任选地进一步包括其它的材料，其选自磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼-磷硅酸盐玻璃(BPSG)、未掺杂的硅酸盐玻璃(USG)、旋涂玻璃(SOG)、由原硅酸四乙酯(TEOS)、等离子体增强的TEOS(PETEOS)、可流动的氧化物(FOx)、高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)氧化物和氮化硅(例如，Si₃N₄)制备的电介质。优选地，基材进一步包括选自Si₃N₄和TEOS的其它材料。