[发明专利]一种改善相变材料抛光后表面质量的抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液，具体地讲，涉及一种可改善相变材料抛光后表面质量的化学机械抛光液。

背景技术

随着三星2009年512M相变存储器产品的推出，相变存储器因具有高速读取、高可擦写次数、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗强震动和抗辐射等优点，而被认为是当前最具竞争力的下一代非挥发性存储器。

在构建相变存储单元的过程中，为实现将相变材料限定在纳米孔中以实现高密度和低功耗，化学机械抛光(CMP)工艺为其关键步骤。在此步骤中，需要利用CMP去除纳米孔之外的相变材料，同时尽可能少地减少底层介质损失、降低抛光后的各种缺陷(如蝶形坑腐蚀坑划痕以及不同版图密度处的均匀性等)。因此CMP技术使得相变存储器量产成为可能的同时，也给CMP工艺和抛光耗材(抛光液、抛光垫、后清洗液、抛光刷和修复盘等)提出了挑战。

为保证CMP工艺的成功实施，一个很重要的因素即为选择合适的抛光液。理想的抛光液需要满足的要求是：1.相变材料抛光速率需要足够高，以保证高的加工效率；2.底层介质材料抛光速率足够低(亦即高的相变材料/底层材料抛光选择比)，以保证抛光后仍为后续工艺保留足够宽的工艺窗口；3.抛光后晶圆表面的缺陷需足够低，以提高最终芯片成品率；4.抛光后，不改变相变材料的组分，以保证相变材料的性质在抛光前后不发生变化。

因相变材料通常为Ge、Sb、Te多元合金，通过选择合适的氧化剂、螯合剂以及抑制剂，较易实现去除速率、抛光选择比等要求；然而，因其质软、多元合金内部各元素活性存在差异，抛光后常会造成划痕、残留、界面损伤等微缺陷。使用常规的抛光液时，微缺陷通常难以解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于相变存储器的化学机械抛光液，该抛光液可显著改善抛光后相变材料表面质量，实现对小于1nm的低表面粗糙度和微缺陷(腐蚀坑、残留、划痕和抛光雾等)的控制，从而克服上述现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种用于相变存储器的化学机械抛光液，包括抛光颗粒、氧化剂、表面改善剂和水性介质；以所述抛光液总重量为基准计，所述抛光颗粒的含量为0.1-30wt％，所述氧化剂的含量为0.01-10wt％，所述表面改善剂的含量为0.0001-5wt％。

优选的，以所述抛光液总重量为基准计，所述抛光颗粒的含量为0.5-5wt％，所述氧化剂的含量为0.1-5wt％，所述表面改善剂的含量为0.001-2wt％。

优选的，所述抛光颗粒为胶体SiO₂或烧结SiO₂，其粒径范围为1-500nm，优选5-150nm，更优选为30-100nm。

优选的，所述氧化剂选自双氧水、过硫酸钾、过硫酸铵、高锰酸钾、碘酸、高氯酸钾、高碘酸、碘酸钾、高碘酸钾和铁氰化钾中的一种。

优选的，所述表面改善剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、尿素、聚丙烯酸、色氨酸、碘化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、丁二酸、苏氨酸、吐温-80、甘氨酸、十六烷基三甲基溴化铵、溴化铵、聚乙烯醇磷酸铵、柠檬酸、精氨酸、羟乙基纤维素、缬氨酸、氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮、氟化铵、聚乙二醇、丙氨酸、丝氨酸、氨基乙酸、聚乙烯醇、组氨酸、酪氨酸、硫化铵、苯丙三唑、异亮氨酸、对苯二酸、蛋氨酸、谷氨酸、聚丙酰胺、草酸胺、胱氨酸、酒石酸、聚乙烯胺、柠檬酸胺、脯氨酸、天门冬氨酸、亮氨酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、乙酸胺、皮考林酸、葡萄糖酸、聚氧乙烯月桂醚(Brij35)以及苯丙氨酸。

优选的，所述抛光液中还包括pH调节剂，用以调节抛光液的pH值。

优选的，所述pH调节剂选自硝酸、磷酸、硫酸、盐酸、氢氧化钾、甲胺、乙胺、羟乙基乙二氨、二甲胺、三乙胺、三丙胺、己胺、辛胺及环己胺中的一种或它们的任意组合。

优选的，所述抛光液的pH值范围为1-13，优选为2-11。

优选的，所述水性介质为去离子水。

本发明提供的上述抛光液，可应用于硫系化合物相变存储材料的化学机械抛光工艺中。