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    重庆时时彩预测专家网: 用于硫族合金的抛光液.pdf

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    用于 合金 抛光
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110243540.9

    申请日:

    2011.07.01

    公开号:

    CN102382575A

    公开日:

    2012.03.21

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C09G 1/02申请公布日:20120321|||实质审查的生效IPC(主分类):C09G 1/02申请日:20110701|||公开
    IPC分类号: C09G1/02; C23F3/00 主分类号: C09G1/02
    申请人: 罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司
    发明人: 具滋澔; 刘振东; K·沙旺特; K-A·K·雷迪
    地址: 美国特拉华州
    优先权: 2010.07.01 US 12/828,453
    专利代理机构: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 陈哲锋
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110243540.9

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2014.05.07|||2012.05.02|||2012.03.21

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    用于硫族合金的抛光液。本发明提供了一种用于化学机械抛光硫族相变合金基材的化学机械抛光组合物。该组合物包括,按重量百分比计,水、0.1-30的胶体二氧化硅研磨剂、至少一种抛光剂,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、衍生物和其混合物。该化学机械抛光组合物的pH为2-小于7。

    权利要求书

    1.一种用于化学机械抛光硫族相变合金基材的化学机械抛光组合物,按重量
    百分比计,所述组合物包括水、0.1-30的胶体二氧化硅研磨剂、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、衍生物和其混合物,其中化学机械抛光组合物的pH为2-小于7。
    2.权利要求1的化学机械抛光组合物,其中所述组合物包括0.05-5的卤素
    盐。
    3.权利要求1的化学机械抛光组合物,其中所述组合物包括0.05-5的邻苯
    二甲酸。
    4.权利要求3的化学机械抛光组合物,其中所述化学机械抛光组合物不含氧
    化剂。
    5.权利要求1的组合物,其中所述硫族相变合金是锗-锑-碲相变合金;且其
    中所述化学机械抛光组合物在200mm抛光机中使用93转每分钟的平板转速、
    87转每分钟的载体转速、200ml/分钟的化学机械抛光组合物流动速度和2.5psi
    (17.2kPa)公称下压力的情况下显示出≥/分钟的锗-锑-碲相变合金去除速
    度,其中所述化学机械抛光垫包括含有聚合的中空有核微粒的聚氨酯抛光层和
    聚氨酯浸渍的非织造底垫。
    6.一种用于化学机械抛光硫族相变合金基材的化学机械抛光组合物,按重量
    百分比计,所述组合物包括水、0.2-20的胶体二氧化硅研磨剂、至少一种抛光剂,
    所述抛光剂选自0.1-4的卤素化合物、0.1-4的邻苯二甲酸、0.1-4的邻苯二甲酸
    酐及其盐、衍生物和其混合物,其中所述化学机械抛光组合物的pH为2.5-6。
    7.权利要求6的化学机械抛光组合物,其中所述组合物包括0.1-4的卤素盐。
    8.权利要求6的化学机械抛光组合物,其中所述组合物包括0.14的邻苯二
    甲酸。
    9.权利要求8的化学机械抛光组合物,其中所述化学机械抛光组合物不含氧
    化剂。
    10.权利要求6的组合物,其中所述硫族相变合金是锗-锑-碲相变合金;且
    其中所述化学机械抛光组合物在200mm抛光机中使用93转每分钟的平板转速、
    87转每分钟的载体转速、200ml/分钟的化学机械抛光组合物流动速度和2.6psi
    (17.2kPa)公称下压力的情况下显示出≥/分钟的锗-锑-碲相变合金去除速
    度,所述化学机械抛光垫包括含有聚合的中空有核微粒的聚氨酯抛光层和聚氨
    酯浸渍的非织造底垫。

    说明书

    用于硫族合金的抛光液

    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平衡
    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。首先,
    选择性的浆液提供可接受的相变合金去除速度以及最小的氮化硅和电介质
    (dielectric)去除速度。然后,非选择性的浆液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平衡的组合,其满足特定的结合方案。

    发明内容

    本发明的一个方面提供了一种用于化学机械抛光硫族相变合金基材的化学
    机械抛光组合物,其包括:按重量百分比计,水、0.1-30的胶体二氧化硅研磨剂、
    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,其中化学机械抛光组合物
    的pH是2到小于7。

    本发明的另一方面是提供一种用于化学机械抛光硫族相变合金基材的化学
    机械抛光组合物,其包括:按重量百分比计,水、0.2-20的胶体二氧化硅研磨剂、
    至少一种抛光剂,所述抛光剂选自0.1-4的卤素化合物、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,其中化学机械抛光组合物
    的pH是2.5到6。

    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。

    抛光液以卤素化合物、邻苯二甲酸及它们的混合物中的至少一种来获得对
    硫族相变合金的抛光速度。如果存在的话,该抛光液包括0.05-5重量百分比的
    卤素化合物。除非另有特殊说明,所有组合物的量均指的是重量百分比。如果
    存在的话,该浆液优选包括0.1-4重量百分比的卤素化合物。如果存在的话,该
    浆液优选包括0.2-3重量百分比的卤素化合物。卤素化合物优选是选自溴酸盐、
    氯酸盐、碘酸盐及其混合物的至少一种?;衔锏氖纠ㄤ逅犸?、溴酸钾、
    氯酸铵、氯酸钾、碘酸铵、碘酸钾以及其盐、衍生物和其混合物。对于硫族相
    变合金,优选的化合物是钾盐,优选的卤素是碘酸盐??裳〉?,抛光液可以包
    括邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐盐、衍生物和其混合物,例如包括0.05-5重量百
    分比的邻苯二甲酸或0.05-5重量百分比的邻苯二甲酸酐。对于含有邻苯二甲酸
    或者含有邻苯二甲酸酐的浆液而言可以没有氧化剂。优选地,如果存在的话,
    浆液含有0.1-4重量百分比的邻苯二甲酸或者0.1-4重量百分比的邻苯二甲酸酐。
    最优选地,如果存在的话,浆液含有0.2-2重量百分比的邻苯二甲酸或者0.2-2
    重量百分比的邻苯二甲酸酐。实际上,可以通过邻苯二甲酸盐化合物例如邻苯
    二甲酸氢钾的分解来添加邻苯二甲酸。邻苯二甲酸化合物和邻苯二甲酸衍生物
    的另一个特例是邻苯二甲酸(phthalate)氢铵。有利地,浆液同时包括卤素化合
    物和邻苯二甲酸或邻苯二甲酸酐。

    适合用于本发明的具有平衡选择性的浆液的研磨剂包括沉淀的或者聚结的
    (agglomerated)胶体二氧化硅研磨剂。在本发明的一些实施方案中,研磨剂是
    具有平均粒径≤400nm的胶体二氧化硅。在这些实施方案中的一些情况下,胶
    体二氧化硅的平均粒径是2-300nm。在这些实施方案中的一些情况下,胶体二
    氧化硅的平均粒径是5-250nm。在这些实施方案中一些情况下,胶体二氧化硅
    的平均粒径是5-100nm。在这些实施方案中一些情况下,胶体二氧化硅的平均
    粒径是100-250nm。

    在本发明的一些实施方案中,所用的化学机械抛光组合物包括0.1-30重量
    百分比的研磨剂。优选地,该组合物包括0.2-20重量百分比的研磨剂。最优选
    地,该组合物包括0.5-10重量百分比的研磨剂。

    本发明的化学机械抛光方法中使用的化学机械抛光组合物中所含有的水优
    选是去离子水和蒸馏水中的至少一种,以限定附带的杂质。典型的配方包括余
    量的水。

    本发明的化学机械抛光方法中使用的化学机械抛光组合物任选地进一步包
    括选自pH滴定剂、分散剂、表面活性剂、缓冲剂和杀菌剂的其它添加剂。

    本发明的化学机械抛光方法中使用的化学机械抛光组合物在2到<7的pH
    值范围内有效。优选地,pH是2.5-6;最优选地,pH是3-5。适合用于调节化
    学机械抛光组合物的pH的酸包括例如硝酸、硫酸和盐酸。优选的pH调节剂是
    盐酸。用于pH调节的合适的碱包括氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、氢氧化四甲铵
    和酸式碳酸盐(bicarbonate)。

    在本发明的一些实施方案中,硫族相变合金是锗-锑-碲相变合金,研磨剂是
    胶体二氧化硅且基材进一步包括Si3N4。在这些实施方案中,化学机械抛光组合
    物显示出超过或者不超过其Si3N4去除速度的锗-锑-碲相变合金去除速度。例如,
    在这些非选择性的实施方案中,化学机械抛光组合物显示的锗-锑-碲相变合金与
    Si3N4去除速度选择性的比为0.1∶1-10∶1。优选地,化学机械抛光组合物显示的锗
    -锑-碲相变合金与Si3N4去除速度选择性的比为0.2∶1-5∶1。最优选地,化学机械
    抛光组合物显示的锗-锑-碲相变合金与Si3N4去除速度选择性的比为0.3∶1-3∶1。

    在本发明的一些实施方案中,硫族相变合金是锗-锑-碲相变合金,研磨剂是
    胶体氧化硅且基材进一步包括TEOS。在这些实施方案中,化学机械抛光组合物
    显示出超过或者不超过其TEOS去除速度的锗-锑-碲相变合金去除速度。例如,
    在这些非选择性的实施方案中,化学机械抛光组合物显示的锗-锑-碲相变合金与
    TEOS去除速度选择性的比为0.1∶1-10∶1。优选地,化学机械抛光组合物显示的
    锗-锑-碲相变合金与TEOS去除速度选择性的比为0.2∶1-5∶1。最优选地,化学
    机械抛光组合物显示的锗-锑-碲相变合金与TEOS去除速度选择性的比为
    0.3∶1-3∶1。

    在本发明的一些实施方案中,硫族相变合金是锗-锑-碲相变合金,研磨剂是
    胶体二氧化硅和在使用200mm抛光机(例如Applied?Materials?Mirra?200mm抛
    光机),其具有93转每分钟的平板转速、87转每分钟的载体转速、200ml/min
    的化学机械抛光组合物流动速度以及2.5psi(17.2KPa)的公称下压力的情况下,
    化学机械抛光组合物显示出≥的锗-锑-碲相变合金去除速度,优选≥
    最优选≥抛光机的化学机械抛光垫包括含聚合的中空有
    核微粒的聚氨酯抛光层和聚氨酯浸渍的非纺织底垫。

    本发明的一些实施方案将在下述的实施例中详述。

    实施例

    化学机械抛光组合物

    测试的化学机械抛光液组合物描述在表1中?;Щ蹬坠庾楹衔顰-C表
    示比较例的配方,其不在要求的本发明的范围内。

    实施例1

    表1


    所有的配方包含余量的去离子水并且使用HCl或者KOH作为pH调节剂。

    *胶体氧化硅是II1501-50,由AZ?Electronic?Materials制造,其平
    均粒径为50nm。

    **氧化铝是多晶的氧化铝,由Saint-Gobain?Inc.制造,其平均粒径是230nm。

    ***使用的氧化铈是Nano?Tek?SG-3,由Nanophase?Technologies?Corporation
    制造,其平均粒径为130nm。

    抛光试验

    表1中描述的化学机械抛光组合物的测试使用配备有ISRM检测器系统的
    Applied?Materials,Inc.Mirra?200mm抛光机,其在2.5psi(17.2kPa)下压力下使
    用IC1010TM聚氨酯抛光垫(可从Rohm?and?Haas?Electronic?Materials?CMP?Inc.
    购得),化学机械抛光组合物的流速是200ml/min,平板转速是93rmp,载体转
    速是87rmp。来自SKW?Associates?Inc.的锗-锑-碲(GST)空白芯片在所标注的
    条件下抛光。表2中记录的GST去除速度数据使用失重测量以及XRR测量来
    测定,XRR测量使用Jordan?Valley?JVX?5200T计量工具。来自ATDF的Si3N4
    和TEOS无图形的芯片在所标注的条件下抛光。表2中记录的Si3N4和TEOS去
    除速度使用KLA-Tencor?FX200厚度测量体系来测定。

    抛光试验的结果记录在表2中。

    表2


    尽管比较例抛光液A提供了可接受的硫族相变合金的去除速度,但是它对
    图案化半导体芯片没有提供合适的抛光。另外,含氧化铝的比较例抛光液B提
    供的Ge-Sb-Te对Si3N4选择性的比为约80∶1和Ge-Sb-Te对TEOS选择性的比为
    约38∶1。同样地,含氧化铈的比较例抛光液C提供的Ge-Sb-Te对Si3N4选择性
    的比为约48∶1和Ge-Sb-Te对TEOS选择性的比为约26∶1。本发明其余的抛光液
    为适用于图案化芯片的硫族相变合金提供了平衡选择性的或非选择性的选项。
    特别地,含有胶体二氧化硅的抛光液1-5提供了Ge-Sb-Te对Si3N4选择性的比为
    约0.7∶1-3.6∶1和Ge-Sb-Te对TEOS选择性的比为约1∶1-3.1∶1的非选择性的抛光
    液。

    实施例2

    表3


    所有的配方包含余量的去离子水并且使用HCl或KOH使pH调节至4。

    1氧化铝是多晶的A9225氧化铝,由Saint-Gobain?Inc.制造,平均粒径为
    230nm。

    2胶体二氧化硅是1686,由AZ?Electronic?Materials制造,平均粒
    径为172nm。

    3胶体二氧化硅是FUSO?PL-2,由Fuso?Chemical?Corporation制造,一级平
    均粒径为24和二级平均粒径为48nm。

    4胶体二氧化硅是FUSO?PL-3,由Fuso?Chemical?Corporation制造,一级平
    均粒径为35nm和二级平均粒径为70nm。

    5胶体二氧化硅是FUSO?PL-7,由Fuso?Chemical?Corporation制造,一级平
    均粒径为75nm和二级平均粒径为125nm。

    表3的抛光液的抛光结果在下述的表4中。

    表4


    上述数据表明使用多种类型胶体二氧化硅颗粒的本发明抛光配方是有效
    的。特别地,所述配方提供的非选择性是常规的由无机硅酸盐制备的胶体二氧
    化硅和三种尺寸的茧形胶体二氧化硅的结果。茧形胶体二氧化硅包含两种一级
    颗粒结合成单一的二级颗粒,其是由有机化合物合成的,由Fuso?Chemical
    Corporation制造。

    从上述的配方,可能提供以各种结合方案工作的硫族相变合金抛光液。例
    如,可能的是使用在一单一步骤中抛光硫族相变合金的平衡的或非选择性的配
    方??裳〉?,可以提供在两步骤中抛光硫族相变合金。例如,一些结合方案可
    以使用第一选择性的抛光液来去除硫族相变合金而不对电介质例如TEOS抛光。
    对于这些结合方案,然后用平衡的或非选择性的抛光液通过去除硫族相变合金
    和电介质层成来完成抛光。

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