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限制性的相变单元结构提高了相变存储器的存储密度、降低器件功耗以及提高器件的热稳性,是相变存储器件的优选结构。为了去除限制性结构中多余的Ge2Sb2Te5(GST),化学机械抛光(CMP)技术是必不可缺少的技术。抛光液是决定CMP最终抛光质量的主要因素之一。目前国内还没有开发出对应的GST抛光液,而国外的GST2001抛光液又有GST/SiO2选择比低、SiO2的损失过多和腐蚀性强等缺点,不能满足高质量的GST抛光工艺需求。因此研发GST抛光液具有重要的意义。本论文围绕GST抛光液的开发,分别研究了磨料、氧化剂、腐蚀缓蚀剂、螯合剂和表面活性剂对GST CMP的影响,并研究了其作用机理;验证了自主研发的GST抛光液的抛光性能;探索了新的相变材料T0.4Sb2Te3(TST)的抛光机制,取得了以下成果: (1)磨料是抛光液的重要组成部分,其在抛光过程中起着机械磨削的作用,选择出适合GST抛光液的磨料是决定抛光液成功的一半。本文通过对比胶体二氧化硅和铝改性胶体二氧化硅的抛光性能以及抛光后GST的表面质量,首次选用表面带正电的铝改性硅溶胶作为GST抛光液的磨料;从流体力学和机械力学的角度分析了在不同磨料浓度下所对应的GST抛光机制。通过分析磨料与GST的Zeta电位解决了抛光后磨料残留的问题。 (2)研究了氧化剂FeCl3和H2O2对GST抛光的影响。探索了以FeCl3为氧化剂不含磨料的抛光液性能,发现抛光后GST表面的成分有所偏析。分析了H2O2对GST的作用机制,发现抛光过程中存在选择性氧化以及元素Te未完全被氧化。综合两种氧化剂的优势与弊端,选择适合用于GST抛光液的氧化剂。 (3)针对在GST抛光过程中存在的腐蚀、Te残留以及碟形坑的问题,研究了腐蚀缓蚀剂、螯合剂以及表面活性剂对GST CMP的影响。利用光学显微镜、电化学、XPS以及ICP等方法阐述了螯合剂如何解决Te残留缺陷;电化学与ICP相结合分析了腐蚀缓蚀剂对GST的防腐机制;通过接触角、XPS、红外等分析方法推断出表面活性剂降低GST图形片中碟形坑的作用机制。 (4)验证了国内首次自主研发的GST抛光液的抛光性能。首先在实验机台上对比了自主研发的GST11015和商用GST2001的抛光性能,沟槽结构GST的抛光结果表明GST11015具有高的GST/SiO2选择比,低SiO2损失;在12英寸的机台上验证GST11015对沟槽结构GST和回蚀结构GST的抛光性能,通过分析在不同过抛量条件下,GST的表面形貌,GST和SiO2的高度、碟形坑以及SiO2的损失等工艺性能指标,找出抛光液GST11015最佳的抛光条件。 (5)探索了氧化剂H2O2对新相变材料TST的作用机制,通过分析不同浓度的H2O2条件下,TST去除速率以及静态刻蚀速率、TST表面氧化层的厚度以及硬度的变化,利用SEM、AFM,电化学和XPS等分析方法,推断出在不同H2O2浓度下TST的抛光机制。