一種高選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液及其應(yīng)用制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種高選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液及其應(yīng)用，按重量百分比，包括如下組分：拋光顆粒0.1wt％?30wt％；保護(hù)劑0wt％?10wt％；表面活性劑0wt％?10wt％；氧化劑0.001wt％?10wt％；其余為水和pH調(diào)節(jié)劑。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)可以明顯改善相變材料的劃傷，拋光速率得以提升，選擇比大大提高，滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對(duì)于相變材料拋光過(guò)程的要求。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液及其應(yīng)用
本專(zhuān)利技術(shù)屬于拋光液領(lǐng)域，特別涉及一種高選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步降低，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器都會(huì)面臨其各自的物理極限，DRAM的進(jìn)一步發(fā)展對(duì)光刻精度提出了巨大挑戰(zhàn)；Flash中電容變得異常的高和薄，為了延伸進(jìn)一步提升密度，F(xiàn)lash的柵介質(zhì)必須選用高k值的材料；而SRAM則隨著工藝的演進(jìn)開(kāi)始面臨信噪比和故障率方面的挑戰(zhàn)。因此，選擇開(kāi)發(fā)一款新型存儲(chǔ)器對(duì)于摩爾定律的進(jìn)一步延伸和發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。與其他新型存儲(chǔ)技術(shù)相比，相變存儲(chǔ)器具有出色的綜合性能從而被廣泛認(rèn)為是最有希望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展并替代傳統(tǒng)存儲(chǔ)器的一項(xiàng)選擇。由于技術(shù)節(jié)點(diǎn)和單元結(jié)構(gòu)的限制，在相變存儲(chǔ)單元的構(gòu)建過(guò)程中通常都要涉及到多次材料沉積和去除的過(guò)程。在去除過(guò)程中能滿(mǎn)足拋光后相變材料的表面質(zhì)量高，拋光速率快并且同時(shí)滿(mǎn)足相變材料與基體材料的選擇比高成為了相變材料拋光研究的重要追求和發(fā)展方向。這也為相變材料的化學(xué)機(jī)械拋光液提出了重大挑戰(zhàn)。由于相變材料通常是三元以上的合金，并且其硬度普遍較低，因此在拋光過(guò)程中很容易出現(xiàn)各種劃傷、殘留和界面損傷等缺陷。因此需要選擇合適的氧化劑、表面活性劑和保護(hù)劑以實(shí)現(xiàn)高表面質(zhì)量和高選擇比的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液及其應(yīng)用，該拋光液可以明顯改善相變材料的劃傷，拋光速率得以提升，選擇比大大提高，滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對(duì)于相變材料拋光過(guò)程的要求。本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種高選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液，按重量百分比，包括如下組分：其余為去離子水和pH調(diào)節(jié)劑。優(yōu)選的，按重量百分比，包括如下組分：其余為去離子水和pH調(diào)節(jié)劑。所述拋光顆粒為二氧化硅溶膠；粒徑為5-200nm。優(yōu)選的，粒徑為20-100nm。二氧化硅的制備方法選自溶膠凝膠法、水解沉淀法、氣相法、微乳液法、超重力法中的一種。所述二氧化硅顆粒的粒徑優(yōu)選為單一粒徑或混合粒徑。單一粒徑指的是粒徑大小基本一致，混合粒徑指的是由單一粒徑組合而成。二氧化硅的制備來(lái)自溶膠凝膠法，水解沉淀法，氣相法，微乳液法，超重力法中的一種。所述保護(hù)劑選自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥基乙叉二膦酸、氨基三亞甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、二乙胺四甲叉膦酸、乙二胺四乙酸、乙基乙二胺三乙酸中的一種或幾種。添加保護(hù)劑主要目的在于對(duì)拋光后的材料能獲取一個(gè)良好的表面質(zhì)量，保護(hù)劑通過(guò)其各自的螯合作用，抗腐蝕作用以及對(duì)拋光液的穩(wěn)定作用從而達(dá)到降低表面劃傷，表面腐蝕坑和表面拋光不均勻的現(xiàn)象。所述表面活性劑選自烷基苯磺酸鈉、聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的一種或幾種。本專(zhuān)利技術(shù)至少含有一種或者多種表面活性劑，表面活性劑參與的重要意義在于能夠以其特定的結(jié)構(gòu)和表面電荷實(shí)現(xiàn)對(duì)硅溶膠顆粒的穩(wěn)定作用，從而有利于相變材料這種軟質(zhì)材料的化學(xué)機(jī)械拋光。所述氧化劑為過(guò)一硫酸氫鉀、過(guò)二硫酸氫鉀、過(guò)硫酸氫鉀復(fù)合鹽、過(guò)一硫酸氫鈉、過(guò)二硫酸氫鈉、過(guò)硫酸氫鈉復(fù)合鹽中的一種或幾種。上述過(guò)硫酸氫根的引入在化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中會(huì)極大的增加拋光溶液中的羥基自由基，超氧自由基，新生態(tài)氧以及硫酸根自由基的含量，這些成分的存在保證了拋光過(guò)程中金屬的氧化過(guò)程能迅速發(fā)生，從而拋光機(jī)制為循環(huán)反應(yīng)拋光機(jī)制，在這種機(jī)制下能獲得更好的拋光速率和表面質(zhì)量。所述pH調(diào)節(jié)劑選自硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸、氫氧化鉀、甲胺、乙胺、羥乙基乙二氨、二甲胺中的一種或幾種；調(diào)節(jié)拋光液的pH值至2-6。本專(zhuān)利技術(shù)還提供了一種高選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液的應(yīng)用。優(yōu)選的，應(yīng)用于相變存儲(chǔ)器。優(yōu)選的，所述相變存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)式為：CxGeySbzTe(1-x-y-z)、NxGeySbzTe(1-x-y-z)、TaxSbyTe(1-x-y)、ScxSbyTe(1-x-y)或TixSbyTe(1-x-y)；其中，0<x<0.5，0<y<0.5，0<z<0.5。本專(zhuān)利技術(shù)的拋光液主要針對(duì)在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過(guò)程中相變存儲(chǔ)材料的化學(xué)機(jī)械拋光，主要涉及到相變材料和介質(zhì)層材料的選擇比，提供了一種高選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液。所述的介質(zhì)層材料為SiO2或Si3N4。有益效果本專(zhuān)利技術(shù)可以明顯改善相變材料的劃傷，拋光速率得以提升，選擇比大大提高，滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對(duì)于相變材料拋光過(guò)程的要求。附圖說(shuō)明圖1為相變存儲(chǔ)單元的投射電子顯微截面圖；圖2為實(shí)施例1拋光后GSTC表面AFM圖像；圖3為實(shí)施例2拋光后GSTC表面AFM圖像；圖4為實(shí)施例3拋光后GSTC表面AFM圖像；圖5為實(shí)施例4拋光后GSTC表面AFM圖像。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本專(zhuān)利技術(shù)。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)而不用于限制本專(zhuān)利技術(shù)的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本專(zhuān)利技術(shù)講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。拋光儀器：CMPtester(CETRCP-4)。條件：壓力(Downforce)：3psi。拋光墊轉(zhuǎn)速(padspeed):100rpm。拋光頭轉(zhuǎn)速(Carrierspeed):100rpm。溫度：室溫。拋光液流速(FeedRate):100ml/min。拋光時(shí)間：2min。拋光液：取以下實(shí)施例所得的拋光液進(jìn)行測(cè)試。拋光方法：拋光前后使用掃描電子顯微鏡(JSM-7800F,JEOL)測(cè)量拋光對(duì)象的厚度，去除率多次測(cè)量的平均值。每次拋光前后需要使用修復(fù)盤(pán)對(duì)拋光墊進(jìn)行修復(fù)3分鐘，拋光后的片在清洗液中超聲清洗10分鐘后用氮?dú)獯蹈伞?shí)施例1拋光液組成為：2wt％60nm膠體納米二氧化硅，5000ppm過(guò)一硫酸氫鉀，以pH調(diào)節(jié)劑硝酸調(diào)節(jié)pH為5-6，余量為去離子水。拋光對(duì)象為GSTC和Si3N4片。拋光后GSTC表面情況如圖3所示。GSTC與Si3N4的選擇比為923:1。實(shí)施例2拋光液組成為：2wt％60nm膠體納米二氧化硅，5000ppm過(guò)一硫酸氫鉀，1000ppm烷基苯磺酸鈉，以pH調(diào)節(jié)劑硝酸調(diào)節(jié)pH為5-6，余量為去離子水。拋光對(duì)象為GSTC和Si3N4片。拋光后GSTC表面情況如圖4所示。GSTC與Si3N4的選擇比為897:1。實(shí)施例3拋光液組成為：2wt％60nm膠體納米二氧化硅，5000ppm過(guò)一硫酸氫鉀，1000ppm聚丙烯酰胺，1000ppm烷基苯磺酸鈉，以pH調(diào)節(jié)劑硝酸調(diào)節(jié)pH為5-6，余量為去離子水。拋光對(duì)象為GSTC和Ti3N4片。拋光后GSTC表面情況如圖5所示。GSTC與Si3N4的選擇比為946:1。對(duì)比例1拋光液組成為：2wt％100nm膠體納米二氧化硅，1wt％雙氧水，以p本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于：按重量百分比，包括如下組分：/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于：按重量百分比，包括如下組分：



其余為去離子水和pH調(diào)節(jié)劑。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于：所述拋光顆粒為二氧化硅顆粒；二氧化硅的制備方法選自溶膠凝膠法、水解沉淀法、氣相法、微乳液法、超重力法中的一種；粒徑為5-200nm。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于：所述保護(hù)劑選自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥基乙叉二膦酸、氨基三亞甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、二乙胺四甲叉膦酸、乙二胺四乙酸、乙基乙二胺三乙酸中的一種或幾種。


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于：所述表面活性劑選自烷基苯磺酸鈉、聚氧乙烯醚磷酸酯、聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的一種或幾種。


5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉衛(wèi)麗，馮道歡，宋志棠，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，上海新安納電子科技有限公司，浙江新創(chuàng)納電子科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31