專利名稱：一種相變材料拋光后清洗液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋光后清洗液，可有效應(yīng)用于硫系化合物相變材料GexSbyTe(1_x_y) 的化學(xué)機(jī)械拋光后清洗工藝。
背景技術(shù)：
相變存儲(chǔ)器因具有高速讀取、高可擦寫次數(shù)、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗強(qiáng)震動(dòng)和抗輻射等優(yōu)點(diǎn)，而被國(guó)際半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)為最有可能取代目前的閃存存儲(chǔ)器而成為未來(lái)存儲(chǔ)器主流產(chǎn)品和最先成為商用產(chǎn)品的器件。相變存儲(chǔ)器技術(shù)的基本原理是以硫系化合物為存儲(chǔ)介質(zhì)，利用電能(熱量)使材料在晶態(tài)(低阻)與非晶態(tài)(高阻)之間相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)信息的寫入與擦除，信息的讀出則靠測(cè)量電阻的變化實(shí)現(xiàn)。典型的相變材料是硫族化合物合金薄膜，最成熟的材料是GeSbTe 合金。存儲(chǔ)單元包括由電介質(zhì)材料定義的納米孔，相變材料沉積在納米孔中，相變材料在納米孔的一端上連接電極。電極接觸使電流通過(guò)該通道產(chǎn)生焦耳熱對(duì)該單元進(jìn)行編程，或者讀取該單元的電阻狀態(tài)。目前，在構(gòu)建相變存儲(chǔ)單元時(shí)，通行的做法是先通過(guò)磁控濺射的方法沉積相變材料在由電介質(zhì)材料定義的納米孔中，然后通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕(RIE)或者化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP)的方法，將納米孔上方的相變材料進(jìn)行去除。相比于RIE而言，CMP因具有可實(shí)現(xiàn)全局平坦化的優(yōu)點(diǎn)，受到了許多研究人員和半導(dǎo)體公司的親睞。但與此同時(shí)，CMP工藝的引入也帶來(lái)了相應(yīng)的問題。因CMP工藝中所用的拋光液中一般含有納米氧化物顆粒以及各種有機(jī)添加劑(鰲合劑、表面活性劑、抑制劑)，因此相變材料經(jīng)CMP工藝處理后通常會(huì)存在各種缺陷包括納米氧化物顆粒團(tuán)聚造成的微劃痕、納米氧化物顆粒殘留、各種有機(jī)殘留、相變材料去除后的再沉積殘留等等。為降低CMP工藝所引起的各種缺陷，通常的做法有改變拋光液配方、優(yōu)化CMP工藝參數(shù)以及添加拋光后清洗步驟。在半導(dǎo)體制造中，拋光后清洗步驟的應(yīng)用日趨廣泛，越來(lái)越被證實(shí)為降低CMP工藝所引起各種缺陷的有效方法。然而針對(duì)硫系化合物相變材料GexSbyTea_x_y)的化學(xué)機(jī)械拋光后清洗工藝，迄今未見有報(bào)導(dǎo)。本專利發(fā)明人經(jīng)廣泛研究發(fā)現(xiàn)，利用不同成分拋光后清洗液，對(duì)硫系化合物相變材料GexSbyTea_x_y)做拋光后處理，可大大減少相變存儲(chǔ)器件在化學(xué)機(jī)械拋光工藝后產(chǎn)生的缺陷(微劃痕、殘留等)，從而改善化學(xué)機(jī)械拋光工藝控制和提高相變存儲(chǔ)器件性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種相變材料拋光后清洗液。本發(fā)明提供了一種相變材料拋光后清洗液，包括氧化劑、表面活性劑、金屬防腐抑制劑、酸性介質(zhì)和水性介質(zhì)。其中，以清洗液總重量為基準(zhǔn)，上述組分的重量百分比為氧化劑0. 01-10wt%，優(yōu)選 l-10wt%
表面活性劑金屬防腐抑制劑酸性介質(zhì)水性介質(zhì)
0. 01_4wt%，優(yōu)選 0. 05-2wt% 0. 0001-20wt%，優(yōu)選 0. 001-2wt% 0. 2_30wt%，優(yōu)選 l-25wt%
余里ο所述的氧化劑，選自鐵氰化鉀、雙氧水和過(guò)硫酸銨。氧化劑的加入，能夠提高清洗液的氧化電位，有助于氧化拋光后的各種有機(jī)殘留。這種氧化作用，在一定的酸性介質(zhì)下， 將有助于殘留的溶除。所述的表面活性劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、聚丙烯酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和十六烷基三甲基溴化銨。表面活性劑以其特有的親水/疏水結(jié)構(gòu)和一定的帶電情況，不僅可以改變清洗液本身的各種性質(zhì)(黏度、密度等等)，還可以通過(guò)親水/疏水及氫鍵等作用與拋光后相變材料表面的各種殘留相互作用，最終在流動(dòng)下帶走晶圓表面的各種殘
&3 甶ο其中，脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)結(jié)構(gòu)通式為RO-(CH2CH2O)n-H，n選自3，8，9，10，15， 20，25，30，35，R 為 C12 C18 的烷基。聚丙烯酸鈉的數(shù)均分子量一般選取5000-90000。聚氧乙烯醚磷酸酯結(jié)構(gòu)通式為RO- (CH2CH2O)n-PO3, η 選自 3，8，9，10，15，20，25，30， 35，R為C12 Cw的烷基。所述的金屬防腐抑制劑選自苯丙三唑、吡唑及咪唑。金屬防腐抑制劑通過(guò)與相變材料間的相互作用，可吸附到相變材料表面形成保護(hù)層或者抑制鈍化層。通過(guò)控制金屬防腐抑制劑在清洗液中的含量，可以控制清洗液對(duì)相變材料的清洗強(qiáng)度。所述的酸性介質(zhì)選自硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸、氫氟酸、檸檬酸及酒石酸。酸性物質(zhì)的加入是否為了調(diào)節(jié)PH值彡4。所述水性介質(zhì)為去離子水。本發(fā)明提供的拋光后清洗液，可應(yīng)用于硫系化合物相變材料GexSbyTe(1_x_y)的拋光后清洗。所述的硫系化合物相變材料GexSbyTea_x_y)，其化學(xué)通式為GexSbyTe(1_x_y)，其中 0彡χ彡0. 5，0彡y彡0. 5，且x、y不同時(shí)為0。通過(guò)本發(fā)明提供的拋光后清洗液，對(duì)相變存儲(chǔ)器件做拋光后處理，可大大減少相變存儲(chǔ)器件在化學(xué)機(jī)械拋光工藝后產(chǎn)生的缺陷(微劃痕、殘留等)，從而改善化學(xué)機(jī)械拋光工藝控制和提高相變存儲(chǔ)器件性能。


圖1 (a)為拋光后無(wú)后清洗步驟，相變存儲(chǔ)器件單元的掃描電鏡(SEM)照片。(b)為使用本發(fā)明的拋光后清洗液清洗后，相變存儲(chǔ)器件單元的掃描電鏡(SEM) 照片。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將通過(guò)下列實(shí)施例進(jìn)一步加以詳細(xì)描述，下列實(shí)施例僅用來(lái)舉例說(shuō)明本發(fā)明，而不對(duì)本發(fā)明的范圍作任何限制，任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員可以輕易實(shí)現(xiàn)的修改和變化均包括在本發(fā)明及所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
實(shí)施例中所使用的相變存儲(chǔ)器件化學(xué)機(jī)械拋光工藝為1)壓力(Down Force) 3psi,拋光墊轉(zhuǎn)速(Pad Speed) lOOrpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 (CarrierSpeed) lOOrpm、溫度 25°C、拋光液流速(Feed Rate) 100ml/min ；2)然后再用聚乙烯醇(PVA)滾刷分別在去離子水、本發(fā)明的清洗液環(huán)境下對(duì)晶片上的相變存儲(chǔ)單元進(jìn)行刷洗lmin，滾刷轉(zhuǎn)速為IOOrpm ；3)再取出用PVA滾刷在去離子水環(huán)境下刷洗lmin。所使用的化學(xué)機(jī)械拋光液配方為pH = 3,5wt% H2O2, 5wt% IOOnm燒結(jié)氧化硅顆粒，IOOOppm苯丙三唑，0. 05wt%聚丙烯酸鈉。實(shí)施例1拋光后清洗液的配制參考表1、表2及表3的配方配制拋光后清洗液(以總量100%計(jì))配制方法按比例稱取原料，混合均勻即得。表 權(quán)利要求
1.一種相變材料拋光后清洗液，包括氧化劑、表面活性劑、金屬防腐抑制劑、酸性介質(zhì)和水性介質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述相變材料拋光后清洗液，其特征在于，以清洗液總重量為基準(zhǔn)計(jì)， 各組分的重量百分比為0. 01-10wt% 0. 01-4wt% 0. 0001-20wt% 0. 2-30wt%余里ο
3.如權(quán)利要求2所述相變材料拋光后清洗液，其特征在于，所述氧化劑的重量百分比為 l-10wt%。
4.如權(quán)利要求2所述相變材料拋光后清洗液，其特征在于，所述表面活性劑的重量百分比為 0. 05-2wt%o
5.如權(quán)利要求2所述相變材料拋光后清洗液，其特征在于，所述金屬防腐抑制劑的重量百分比為0. 001-2wt%。
6.如權(quán)利要求2所述相變材料拋光后清洗液，其特征在于，所述酸性介質(zhì)的重量百分比為 l-25wt%0
7.如權(quán)利要求1-6任一所述相變材料拋光后清洗液，其特征在于，所述的氧化劑選自鐵氰化鉀、雙氧水和過(guò)硫酸銨；所述的表面活性劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚、聚丙烯酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和十六烷基三甲基溴化銨；所述的金屬防腐抑制劑選自苯丙三唑、 吡唑及咪唑；所述的酸性介質(zhì)選自硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸、氫氟酸、檸檬酸及酒石酸；所述水性介質(zhì)為去離子水。
8.如權(quán)利要求1-7任一所述相變材料拋光后清洗液用于硫系化合物相變材料的拋光后清洗的用途。
9.如權(quán)利要求8所述的用途，其特征在于，所述的硫系化合物相變材料符合化學(xué)通式 GexSbyTe(1_x_y)，其中0彡χ彡0. 5，0彡y彡0. 5，且x、y不同時(shí)為0。
全文摘要
本發(fā)明提供一種相變材料拋光后清洗液，此拋光后清洗液包含氧化劑、表面活性劑、金屬防腐抑制劑及酸性介質(zhì)。通過(guò)本發(fā)明提供的拋光后清洗液，對(duì)相變存儲(chǔ)器件做拋光后處理，可大大減少相變存儲(chǔ)器件在化學(xué)機(jī)械拋光工藝后產(chǎn)生的缺陷(微劃痕、殘留等)，從而改善化學(xué)機(jī)械拋光工藝控制和提高相變存儲(chǔ)器件性能。
文檔編號(hào)C11D3/04GK102268332SQ20101018916
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者劉衛(wèi)麗, 劉波, 宋志棠, 封松林, 王良詠, 鐘旻 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所