一种用于氧化锌化学机械平坦化的酸性纳米抛光液，由纳米研磨料、pH调节剂、表面活性剂、消泡剂、杀菌剂、助清洗剂和溶剂组成，纳米研磨料为氧化钛、氧化铈或二氧化硅，pH调节剂包括无机酸为HNO3和有机酸醋酸、磺酸或柠檬酸，表面活性剂为硅烷聚二乙醇醚、聚二乙醇醚或十二烷基乙二醇醚，消泡剂为聚二甲基硅烷，杀菌剂为异构噻唑啉酮，助清洗剂为异丙醇；溶剂为去离子水。本发明专利技术的优点是：抛光速率高、对介质材料（二氧化硅）选择性高、易清洗、不腐蚀设备、不污染环境、储存时间长。利用该抛光液对氧化锌薄膜材料进行化学机械平坦化来制备阻变存储器，方法简单易行，而且与集成电路工艺完全兼容。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种抛光液，涉及微电子辅助材料及加工工艺
，特别是涉及一种用于氧化锌化学机械平坦化的酸性纳米抛光液及应用。
技术介绍
近几年来，由于氧化锌材料有着较大的能带宽度(3. 37eV)和较高的激子束缚能量，所以氧化锌在深紫外光电子器件、蓝光发光器件、激光器件、压电传感器、声表面波器件，非挥发性阻变存储器件，掺杂氧化锌用作透明电极等领域有了广泛的应用，而且其作用显得越来越重要。同时氧化锌也被用来做为衬底直接在上面外延生长GaN薄膜，或者作为蓝宝石和SiC上的一个缓冲层在其上面外延生长GaN薄膜。但是现有的各种生长氧化锌的方法，比如溅射、脉冲激光沉积、低压化学气相沉积、喷雾热解法等生长的氧化锌薄膜都有着很大的表面粗糙度而且表面含有针孔缺陷，这些都将严重影响后续薄膜的生长，从而严重影响到整个器件的性能。尤其是当工艺结点进入40nm以后，由于生长出来的氧化锌表面较大的粗糙度限制了高精度的光刻的实现，从而严重制约了氧化锌薄膜及其相关器件的制造与应用。所以生长氧化锌薄膜必须经过表面平坦化以降低其表面粗糙度才能应用到实际的器件制造中去，下面就以具有阻变特性的氧化锌制作非挥发性阻变存储器为例，进一步说明抛光的重要性。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，对大容量的非挥发性的存储器的需求越来越紧迫。而基于浮栅结构的快闪(flash)存储器由于较高的操作电压、复杂的电路结构和浮栅结构不能无限减薄等问题，严重制约了快闪存储器在各个领域的进一步应用。特别是当工艺结点进入45nm以后由于无法进一步提高集成密度使得寻求新型存储器替代快闪存储器的需求更为迫切。于是基于新理论新材料的各种新型非挥发性存储器应运而生， 而利用电流致电阻转变效应开发的电阻式存储器(又叫阻变存储器)就是其中之一。阻变存储器(Resistive Random Access Memory, RRAM)是一种新型的非挥发性存储器，它具有操作电压低、读写速度快、反复操作耐久性强、存储密度高、数据保持时间长、功耗低、成本低、 与CMOS工艺兼容等特点，被誉为下一代非挥发性存储器最有力的竞争者。阻变存储器的关键材料是可记录的二元过渡金属氧化物薄膜材料，其中具有阻变特性的氧化锌材料已经被广泛应用于激光二极管、发光二极管、薄膜晶体管、太阳能电池、液晶显示屏等制造领域。而且其在阻变存储器器件领域也将会有很好的应用前景。基于氧化锌薄膜材料的阻变存储器制作关键技术在于如何形成阻变材料的镶嵌结构，进而形成存储单元。结合化学机械平坦化在器件互连领域的广泛应用，如何通过氧化锌的化学机械平坦化制作基于氧化锌的阻变存储器成为当前的研究热点，有关氧化锌的化学机械平坦化工作也成为该领域的关注焦点之一。目前，化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization, CMP)作为唯一一种能够实现全局平坦化的技术，已经成为超大规模集成电路工艺中一种不可或缺的工艺，而且被广泛应用于深亚微米多层铜互连系统当中。国际半导体技术发展路线图(International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS)在 2007 年提出，用于非挥发性存储器中的新材料的化学机械平坦化的研究工作亟需进行，深沟槽结构的形成及多余材料的去除都需要化学机械平坦化来完成。为不断提高存储密度，降低阻变时的电压、功耗，要求阻变存储器器件单元中特征尺寸缩小至纳米级。鉴于半导体工艺中0. 25微米以下的技术，材料表面必须通过化学机械平坦化进行全局平坦化，方可利用通用的光刻曝光工艺进行亚微米尺寸的加工。其次，通过化学机械平坦化，可以提高薄膜的平整度，增加介面间的接触面积，降低电极与阻变薄膜之间的介面捕获电流密度，进而改善阻变薄膜材料的电特性和抗疲劳性，同时降低缺陷，增强器件的可靠性。而且，为了使阻变存储器器件的制备工艺与CMOS工艺相兼容，降低制作成本，需要对阻变材料的化学机械平坦化这一关键工艺进行研究。阻变存储器器件单元结构涉及纳米结构的形成，包括纳米孔的形成、纳米填充和多余材料的化学机械平坦化。为形成填充结构，只能通过阻变材料的填充及化学机械平坦化形成器件单元。目前，有关材料氧化锌的抛光的文献和专利都很少。日本东北大学的Makoto MINAKATA课题组提出在ECR系统中用等离子体来抛光氧化锌薄膜的表面；美国休斯顿大学的H. Chen课题组提出的用气体等离子束来平坦化氧化锌薄膜的表面。以上两种方法的本质上是一样的，都是用离子来轰击氧化锌薄膜的表面，通过轰击过程中原子的再沉积使表面趋于平坦化，但是这样的平坦化的效果有限而且还会引入薄膜晶格的损伤。美国俄克拉荷马州立大学的D. A. Lucca课题组用纯机械法抛光光致发光材料氧化锌，主要研究了机械抛光对发光器件的影响，不过抛光过程会引入位错缺陷；美国佛罗里达大学的Sushant Gupta课题组研究了氧化锌薄膜的化学机械平坦化，但主要集中对工艺参数方面的研究，并未涉及抛光液的组份等的研究。而抛光液的组份对抛光的实用性和抛光后表面质量有着非常大的影响，因此研究抛光液的组份不仅决定了抛光的质量还决定了抛光的效率。可以预知阻变存储材料氧化锌薄膜化学机械平坦化的开展将为阻变存储器器件的进一步高性能、 低成本发展提供了可能。由于深亚微米IC工艺材料必须全局平坦化，对于阻变存储薄膜材料的化学机械平坦化研究，将成为下一代更高性能阻变存储器发展的瓶颈技术，只有实现了材料表面的高度平坦，才可以进行高分辨的光刻曝光形成纳米级特征尺寸，使得存储器材料阻变时所需电压更低、功耗更小、体积缩小、存储密度增大、成本降低。因此RRAM阻变薄膜材料的研究不仅具有较大的科学意义，而且具有潜在的巨大的商业价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术分析，提供一种用于氧化锌化学机械平坦化的酸性纳米抛光液并利用该抛光液对氧化锌薄膜材料进行化学机械平坦化来制备阻变存储器的方法，采用该酸性纳米抛光液，可实现氧化锌二元过渡金属氧化物阻变薄膜材料的全局平坦化，满足制备高性能阻变存储器的要求，具有很好的应用前景。本专利技术的技术方案一种用于氧化锌化学机械平坦化的酸性纳米抛光液，由纳米研磨料、PH调节剂、表面活性剂、消泡剂、杀菌剂、助清洗剂和溶剂组成，各组分占抛光液总量的含量分别是纳米研磨料为1. 0wt%-30. Owt%、pH调节剂加入量是使酸性纳米抛光液pH值为6 4、表面活性剂为 0. 01wt%-l. Owt%、消泡剂为 20-200ppm、杀菌剂为 10_50ppm、助清洗剂为 0. 01wt%-0. lwt%、余量为溶剂。所述纳米研磨料为氧化钛、氧化铈和二氧化硅中的一种或两种任意比例的混合物，其中氧化钛和氧化铈为其水分散体，二氧化硅为胶体溶液；纳米研磨料的平均粒径小于 200nm。所述pH调节剂为由无机酸pH调节剂和有机酸pH调节剂组成的复合酸pH调节剂，无机酸PH调节剂和有机酸pH调节剂的体积比为1 :1、；无机酸pH调节剂中的无机酸为HNO3,有机酸pH调节剂中的有机酸为醋酸、磺酸和柠檬酸中的一种或两种任意比例的混合物。所述表面活性剂为硅烷聚二乙醇醚、聚二乙醇醚和十二烷基乙二醇醚中的一种或两种任意比例的混合物。所述消泡剂为聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种用于氧化锌化学机械平坦化的酸性纳米抛光液，其特征在于：由纳米研磨料、ｐＨ调节剂、表面活性剂、消泡剂、杀菌剂、助清洗剂和溶剂组成，各组分占抛光液总量的含量分别是：纳米研磨料为１．０ｗｔ％－３０．０ｗｔ％、ｐＨ调节剂加入量是使酸性纳米抛光液ｐＨ值为６～４、表面活性剂为０．０１ｗｔ％－１．０ｗｔ％、消泡剂为２０－２００ｐｐｍ、杀菌剂为１０－５０ｐｐｍ、助清洗剂为０．０１ｗｔ％－０．１ｗｔ％、余量为溶剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张楷亮，张涛峰，王芳，蔡文波，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：12
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