[发明专利]一种用于相变材料GeSbTe的化学机械抛光液

说明书

本发明涉及一种用于相变材料GeSbTe的化学机械抛光液，包含氨型纳米二氧化硅磨料、氧化剂、水溶性聚合物表面保护剂、氨基酸类有机添加剂和水性介质。本发明所述化学机械抛光液适用于相变材料GeSbTe的化学机械抛光工艺，抛光速率高，达到200nm/min，GeSbTe/SiO₂抛光选择比高，达到4000:1，且无抛光腐蚀缺陷。

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液，尤其涉及一种用于相变材料GeSbTe的化学机械抛光液，属于化学机械抛光液领域。

背景技术

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新一代非挥发性存储器。

目前最成熟的相变存储材料为GeSbTe材料。为实现高密度存储，需将GeSbTe材料沉积在由电介质材料（通常为二氧化硅）定义的纳米孔中，然后通过化学机械抛光（CMP）的方法，将纳米孔上方的相变材料进行去除。为保证CMP工艺的成功实施，除需优化工艺参数外，一个很重要因素即为选择合适的抛光液。用于相变材料GeSbTe，理想的CMP工艺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、底层介质材料二氧化硅抛光速率足够低（亦即高的相变材料/底层介质材料抛光选择比），以实现低二氧化硅损失，从而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（如蝶形坑、腐蚀坑、划痕以及不同版图密度处的均匀性等）需足够低，以提高最终芯片的成品率；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GeSbTe为质软多元合金，各元素化学活性差异大，选用常规的金属抛光液时，通常会存在GeSbTe抛光速率低（≤150nm/min）、GeSbTe/SiO₂抛光选择比不高（≤10:1）以及GeSbTe腐蚀坑等问题。

本发明人经广泛研究发现，提供一种可显著改善GeSbTe抛光性能的化学机械抛光液。此抛光液包含氨型纳米二氧化硅磨料、氧化剂、水溶性聚合物表面保护剂、氨基酸类有机添加剂和水性介质。通过本发明提供的用于相变材料GeSbTe的化学机械抛光液，在满足GeSbTe高效率去除（200nm/min）的同时，实现GeSbTe/SiO₂高去除选择比（4000:1），且无抛光腐蚀缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服现有化学机械抛光液针对相变材料GeSbTe抛光存在抛光速率低、GeSbTe/SiO₂抛光选择比不高以及存在GeSbTe腐蚀坑的技术缺陷，提出了一种用于相变材料GeSbTe的化学机械抛光液。

一种用于相变材料GeSbTe的化学机械抛光液，其特征在于：包含氨型纳米二氧化硅磨料、氧化剂、水溶性聚合物表面保护剂、氨基酸类有机添加剂和水性介质；

其中，氨型纳米二氧化硅磨料的重量百分含量以抛光液的总重量为基准计为0.1~5wt.%，优选0.5~3wt.%；

氧化剂的重量百分含量以抛光液的总重量为基准计为0.01~5wt.%，优选0.5~3wt.%；

水溶性聚合物表面保护剂的重量百分含量以抛光液的总重量为基准计为0.0001~0.1wt.%，优选0.0001~0.05wt.%；

氨基酸类有机添加剂的重量百分含量以抛光液的总重量为基准计为0.0001~0.5wt.%，优选0.01~0.5wt.%；

其余为水性介质。

其进一步的技术方案为，所述氧化剂选用双氧水、过硫酸铵、高锰酸钾、高碘酸中的一种。

其进一步的技术方案为，所述水溶性聚合物表面保护剂选用聚天冬氨酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、黄原胶、瓜尔胶、阿拉伯胶中的一种或几种。