CN103497688A

CN103497688A - 一种相变材料化学机械抛光方法

Info

Publication number: CN103497688A
Application number: CN201310462116.2A
Authority: CN
Inventors: 何敖东; 宋志棠; 刘波; 王良咏; 刘卫丽
Original assignee: Shanghai Xin'anna Electronic Technology Co ltd; Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: Shanghai Xin'anna Electronic Technology Co ltd; Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: CN103497688B

Abstract

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种相变材料化学机械抛光方法。本发明提供一种相变材料化学机械抛光方法，包括如下步骤：1）提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一电介质层，在所述第一电介质层形成底部电极，再在第一电介质层和底部电极上方覆盖第二电介质层；2）所述第二电介质层经过光刻和刻蚀工艺，形成柱形开孔，使底部电极暴露；3）在所述柱形开孔中填充相变材料，并将柱形开孔填满；4）利用化学机械抛光工艺去除柱形开孔外的相变材料；5）在第二电介质层上生长一层第三电介质层；6）利用化学机械抛光去除第三电介质层；本发明所提供的相变材料化学机械抛光方法可以减少相变材料和电介质的高度差，即减少碟形坑。

Description

一种相变材料化学机械抛光方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种相变材料化学机械抛光方法。

背景技术

相变存储器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)技术是基于S.R.Ovshinsky在20世纪60年代末提出相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的。与其它非易失性存储器相比，相变存储器由于具有高速度、低功耗、长数据保持力已成为目前的研究焦点。相变存储单元由一种极小的硫族合金颗粒组成，通过电脉冲的形式集中加热的情况下，它能够从有序的晶态(电阻低状态)快速转变为无序的非晶态(电阻高状态)。这些合金材料的晶态和非晶态电阻大小的差异能够存储二进制数据。目前最有应用前景的PCM材料是GeSbTe(锗、锑和碲)合金。

相变存储器的相变单元结构包括底电极、相变存储器和上电极，传统的蘑菇型结构由于其制造工艺简单已被广泛采用，但是随着器件尺寸逐渐缩小，特别是在65nm标准CMOS工艺以下节点后，采用蘑菇型结构所需要的RESET操作（晶态向非晶态转变）的电流较大，这势必导致功耗的增加。另一方面，这种蘑菇型结构的相变层采用干法刻蚀工艺形成，其会造成相变材料刻蚀后侧壁的表面损伤，降低器件的良率。另外，相变材料刻蚀后，为了去除刻蚀后的聚合物残留，需要进行后清洗工艺，后清洗工艺会进一步加剧相变材料的损失，严重情况下会发生相变材料的剥落。为了解决这些问题，一种新型的限制型结构在形成的电极生长电介质材料并进行开孔，然后将相变材料填充于小孔内，再通过化学机械抛光的方法去除多余的相变材料，最后进行上电极的制造。所述这种限制型结构的方法将相变材料限制在小孔内，减少底电极与相变材料的接触面积，极大的减少RESET电流，从而进一步降低功耗。另外，由于采用了化学机械抛光工艺避免了刻蚀和后清洗工艺对相变材料造成的损伤。

相变材料的化学机械抛光与金属钨、铜类似，一般情况下为了确保工艺的稳定性，使用高选择比（相变材料的速率除以电介质材料的速率）的抛光液，避免电介质材料的损失，同时可以通过光学方法进行抛光终点的控制。为了去除抛光后的产物残留，减少表面缺陷，通常都会进行适量的过抛，而采用高选择比的抛光液，即具有较高的相变材料去除速率，这样在过抛去除抛光残留物时会造成较大的相变材料碟形坑（Dishing），即GST的高度比电介质的高度低，如图1所示，而相变材料碟形坑存在会导致后续的金属互连制程中上电极与相变材料的脱离，造成器件失效。

因此相变材料化学机械抛光后出现的碟形坑问题需要被解决，提升器件良率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种相变材料化学机械抛光方法，用于解决相变材料的化学机械抛光中的碟形坑的问题，可以增加相变材料与上电极之间的接触，提升器件良率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种相变材料化学机械抛光方法，包括如下步骤：

1）提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一电介质层，在所述第一电介质层形成底部电极，再在第一电介质层和底部电极上方覆盖第二电介质层；

2）所述第二电介质层经过光刻和刻蚀工艺，形成柱形开孔，使底部电极暴露；

3）在所述柱形开孔中填充相变材料，并将柱形开孔填满；

4）在酸性抛光液的条件下，利用化学机械抛光工艺去除柱形开孔外的相变材料；

5）在第二电介质层上生长一层第三电介质层；

6）采用抛光液，利用化学机械抛光去除第三电介质层。

优选的，所述衬底为硅衬底。

优选的，所述第一电介质层的材料为SiO₂。

更优选的，所述第一电介质层采用化学气相沉积方法进行生长。

进一步优选的，所述第一电介质层的厚度为100～300nm。

优选的，所述第二电介质层的材料选自SiO₂，SiN，SiON中的一种。

更优选的，所述第二电介质层采用化学气相沉积方法进行生长。

进一步优选的，所述第二电介质层的厚度为90～130nm。

优选的，所述底部电极的材质为钨。

更优选的，所述底部电极为圆柱形，其直径为30～100nm。

优选地，所述柱形开孔为圆柱形开孔，其直径为50～200nm。

优选的，所述相变材料选自Ge_xSb_yTe_(1-x-y)、Si_xSb_yTe_(1-x-y)、Ti_xSb_yTe_(1-x-y)和Al_xSb_yTe_(1-x-y)，其中0≤x<1，0≤y<1，x+y≤1。

优选的，所述步骤3中，所述相变材料层的填充方法选自化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积工艺中的一种或多种的组合。

更优选的，生长温度为20～50℃。

优选的，所述步骤4中，利用终点检测方法，控制抛光进度，具体为通过检测抛光过程中的材料反射强度差异来确定抛光的终点，由于相变材料的反射强度大于电介质材料的反射强度，当抛光过程进入到从相变材料过渡到电介质材料时，所检测的光学强度会急剧降低，以此来判断抛光终点，使抛光自动停止在第二电介质层上。

优选的，所述步骤4中，相变材料的去除速率为100～200nm/min，抛光选择比（相变材料的去除速率/第二电介质的去除速率）大于50，小于100。

优选的，所述步骤4中，所述酸性抛光液的pH为3～6。

所述步骤4的抛光过程中，对于抛光液除pH值外并无其他特殊要求，本领域技术人员可根据具体所使用的相变材料和电介质层材料，根据经验适当调整抛光液中所使用的各组分的配比，以符合相应的抛光条件和较好的抛光效果。

所述步骤5中，在第二电介质层上生长一层较薄的第三电介质层的同时，亦覆盖了暴露在外的相变材料。

优选的，所述第三电介质层的材料选自SiO₂，SiN，SiON中的一种。

更优选的，所述第三电介质层的材料与第二电介质层相同。

优选的，所述第三电介质层采用化学气相沉积方法进行生长，沉积温度小于250℃。

更优选的，所述第三电介质层的厚度为20～40nm。

由于在步骤4抛光时，在相变材料处会形成凹陷，所以在覆盖第三电介质层时，相变材料覆盖处的厚度会大于第二电介质层覆盖处，而本发明中，第三电介质层的厚度以其覆盖第二电介质层的厚度为准。

优选的，所述步骤6中所使用的抛光液的pH为6～9。

所述步骤6的抛光过程中，对于抛光液除pH值外并无其他特殊要求，本领域技术人员可根据具体所使用的相变材料和电介质层材料，根据经验适当调整抛光液中所使用的各组分的配比，以符合相应的抛光条件和较好的抛光效果。

优选的，所述步骤6中，所述第三电介质层的去除速率为30～50nm/min，抛光选择比（相变材料的去除速率/第三电介质的去除速率）大于2，小于10。

本发明第二方面提供所述相变材料化学机械抛光方法在相变材料制备领域的应用。

本发明所提供的相变材料化学机械抛光方法，通过在使用与第二电介质层相同或相似的第三电介质层，将相变材料的抛光后碟形坑填满，并进一步通过采用低选择比、低去除速率的抛光液去除第三电介质层，同时也去除了部分第二电介质层，由于第三电介质和第二电介质是采用相同的材质，因此可以做到同时平坦化，减少相变材料和电介质的高度差，即减少碟形坑。

附图说明

图1显示为传统的相变材料经过化学机械抛光后的示意图。

图2显示为本发明形成方法的具体实施例示意图。

图3显示为本发明形成方法的具体实施例示意图。

图4显示为本发明形成方法的具体实施例示意图。

图5显示为本发明形成方法的具体实施例示意图。

图6显示为本发明形成方法的具体实施例示意图。

图7显示为本发明形成方法的具体实施例示意图。

元件标号说明

100 半导体衬底

200 第一电介质层

201 底部电极

300 第二电介质层

301 相变材料

303 第三电介质层

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指绝对压力。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明在去除柱形开孔外的相变材料的抛光过程中，对于抛光液除pH值外并无其他特殊要求，本领域技术人员可根据具体所使用的相变材料和电介质层材料，根据经验适当调整抛光液中所使用的各组分的配比，以符合相应的抛光条件和较好的抛光效果。而在本发明的实施例中，抛光液的具体配方如下：抛光液的溶剂为去离子水，溶质包括磨料、氧化剂、表面活性剂和腐蚀抑制剂，pH为3～6，以所述酸性抛光液总重计，所述磨料浓度为0.5～5.0wt%，所述氧化剂浓度为0.5～3.0wt%，所述表面活性剂浓度为0.005～0.05wt%，所述腐蚀抑制剂浓度为0.001～0.02wt%，余量为去离子水。所述磨料选自胶体二氧化硅或氧化铈；所述氧化剂选自过氧化氢、过硫酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐或铁氰化盐中的一种或多种的组合；所述表面活性剂选自硅烷聚二乙醇醚、聚二乙醇醚和十二烷基乙二醇醚中的一种或任意两种的组合；所述腐蚀抑制剂选自氮唑，咪唑，噻唑，吡啶化合物中的一种或多种的组合。

本发明在去除第三电介质层的抛光过程中，对于抛光液除pH值外并无其他特殊要求，本领域技术人员可根据具体所使用的相变材料和电介质层材料，根据经验适当调整抛光液中所使用的各组分的配比，以符合相应的抛光条件和较好的抛光效果。而在本发明的实施例中，抛光液的具体配方如下：抛光液的溶剂为水，溶质包括磨料、氧化剂、表面活性剂和螯合剂，pH为6～9，以所述酸性抛光液总重计，所述磨料浓度为2.0～10.0wt%，所述氧化剂浓度为0.3～2.0wt%，所述表面活性剂浓度为0.01～0.05wt%，所述螯合剂浓度为0.01～0.20wt%。所述磨料选自胶体二氧化硅、氧化铈；所述氧化剂选自过氧化氢、过硫酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐、氯酸盐、碘酸盐中的一种或多种的组合；所述表面活性剂选自聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基醇酰胺中的一种或多种的组合；所述螯合剂选自羧酸盐（如乙酸盐及其类似化合物）、多羧酸盐及其类似物（如草酸、草酸盐、邻苯二甲酸盐、柠檬酸盐等），二元、三元或多元醇（乙二醇、邻苯二酚及其类似物）中的一种或多种的组合。

实施例1：

1.请参阅图2，提供半导体衬底100，所述半导体衬底上形成有第一电介质层200，所述第一电介质层形成底部电极201，所述底部电极上方覆盖有第二电介质层300。所述半导体衬底100为Si，第一电介质层200为SiO₂，其厚度为100～300nm；所述第二电介质层300为SiO₂，SiN，SiON中任意一种，其厚度为90～130nm。于本例实施中，例如第一电介质层的厚度为100nm，第二电介质层为SiO₂，其厚度为110nm。所述底部电极201采用钨材料，其开孔直径为30～100nm，其中第一电介质层和第二电介质层均使用化学气相沉积法进行生长。为了降低功耗，要求尽可能底电极与相变材料的接触面积，考虑到钨材料的填孔能力限制，本例实施中开孔直径为45nm。

2.请参阅图3，在第二电介质层300经过光刻和刻蚀工艺，形成圆柱形开孔，底电极完全暴露。具体实施中，所形成的开孔直径为50～200nm。本例实施中，开孔直径为150nm。

3.请参阅图4，在所述形成的圆柱孔中填充相变材料301并将圆柱孔填满。所述相变材料可以为Ge_xSb_yTe_(1-x-y)、Si_xSb_yTe_(1-x-y)、Ti_xSb_yTe_(1-x-y)和Al_xSb_yTe_(1-x-y)，其中0≤x<1，0≤y<1，x+y≤1。本例实施中，为Ge_0.22Sb_0.22Te_0.56（即Ge₂Sb₂Te₅）。所述相变材料301可以用化学气相沉积、物理气相沉积和原子层沉积工艺中的任意一种方法生长，本实施例中采用化学气相沉积生长，其生长温度为25℃。

4.请参阅图5，在酸性抛光液的条件下，利用化学机械抛光工艺去除圆柱孔外的相变材料301，采用光学信号的终点检测方法，使抛光自动停止在第二电介质层300上。所述化学机械抛光工艺采用抛光液（水溶液），其pH为3～6，本例实施中，抛光液的pH为5，硝酸和氢氧化钠作为pH调节剂。以抛光液中总重为计：

磨料浓度可以为0.5～5.0wt%，本例实施中，磨料采用胶体二氧化硅，固含量为40%，其平均粒径为100nm，磨料（胶体二氧化硅）浓度2wt%。

氧化剂浓度可以为0.5～3.0wt%，本例实施中，氧化剂采用过氧化氢（28wt%水溶液），氧化剂浓度为2.0wt%；

表面活性剂为0.005～0.05wt%，本例实施中，表面活性剂采用烷基醇酰胺，其浓度为0.03wt%；

腐蚀抑制剂为0.001～0.02wt%；本例实施中，腐蚀抑制剂采用苯并三氮唑，其浓度为0.01wt%。

所述抛光所采用终点检测方法，其是利用相变材料和电介质的光学反射率的差异来确定抛光的终点。所述相变材料的去除速率为100～200nm/min，抛光选择比（相变材料的去除速率/第二电介质层的去除速率）大于50，小于100。本例实施中，如相变材料的去除速率为180nm/min,选择比约为80。

相变材料经过化学机械抛光后，由于为了避免较少的电介质损失，采用高选择的比酸性抛光液，抛光到电介质和相变材料共存的界面时，由于去除速率的差异，导致了去除的相变材料教多，而去除的电介质很少，这就造成了相变材料的高度低于电介质的高度，即碟形坑（dishing），如图5所示。

5.请参阅图6，在第二电介质层300上生长一层较薄的第三电介质层303，将相变材料抛光后产生的碟形坑填满。考虑到不同电介质材料的去除速率可能不同，这里的第三电介质层303与第二电介质层300材料相同。本例实施中，第三电介质层303采用了化学气相沉积方法进行沉积，其第三电介质层303的生长温度小于250℃，其厚度为25nm。

6.请参阅图7，利用化学机械抛光去除第三电介质层303，所述化学机械抛光工艺采用的抛光液，其pH为6～9，本例实施中，抛光液的pH为8，硝酸和氢氧化钾作为pH调节剂。以抛光液中总重为计：

磨料浓度可以为2.0～15.0%，本例实施中，采用了氧化铈，固含量为99.9%，其粒径为50～200nm），其磨料浓度为5.0wt%。

氧化剂浓度可以为0.3～2.0wt%，本例实施中，氧化剂采用过氧化氢（28wt%水溶液），氧化剂浓度为0.5wt%。

表面活性剂为0.01～0.05%，本例实施中，表面活性剂采用十二烷基乙二醇醚，其浓度为0.04wt%；

螯合剂为0.01～0.50%；本例实施中，螯合剂采用乙二醇和柠檬酸盐，以重量比4:1混合,其浓度分别为0.32wt%和0.08wt%。

抛光过程中，所述第三电介质的去除速率为30～50nm/min，抛光选择比（相变材料的去除速率/第三电介质层的去除速率）大于2，小于10。本例实施中，第三电介质层去除速率为35nm/min,抛光的选择比为4。

由图7可知，由于第三电介质层将相变材料的抛光后碟形坑填满，通过采用低选择比、低去除速率的抛光液去除第三电介质层303的同时也去除了部分第二电介质层300，由于第三电介质层和第二电介质层是采用相同的材质，因此可以做到同时平坦化，减少相变材料和电介质的高度差，即减少碟形坑。

实施例2：

按如下步骤进行相变材料的抛光实验：

1）提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一电介质层，在所述第一电介质层形成底部电极，再在第一电介质层和底部电极上方覆盖第二电介质层；第一电介质层为SiO₂，其厚度为300nm；所述第二电介质层为SiON，其厚度为90nm；其中第一电介质层和第二电介质层均使用化学气相沉积法进行生长；底部电极采用钨材料，直径为30nm；

2）在第二电介质层经过光刻和刻蚀工艺，形成柱形开孔，开孔直径为50nm，使底部电极暴露；

3）在所述圆柱形开孔中填充相变材料,Ge_0.22Sb_0.22Te_0.56(Ge₂Sb₂Te₅)，并将柱形开孔填满，填充方法采用化学气相沉积法，生长温度为50℃；

4）在酸性抛光液的条件下，利用化学机械抛光工艺去除柱形开孔外的相变材料，抛光液pH为3，以硝酸和氢氧化钠作为pH调节剂，以抛光液中总重为计，抛光液中组分如下：磨料采用胶体二氧化硅，固含量为40%，平均粒径为100nm，浓度2wt%；氧化剂采用过氧化氢（28wt%水溶液），浓度为2.0wt%；表面活性剂采用烷基醇酰胺，其浓度为0.03wt%；腐蚀抑制剂采用苯并三氮唑，其浓度为0.01wt%；采用终点检测方法，利用相变材料和电介质的光学反射率的差异来确定抛光的终点，本例实施中，如相变材料的去除速率为100nm/min,选择比约为55；

5）在第二电介质层上生长一层第三电介质层；第三电介质层的材质与第二电介质层相同，生长温度小于250℃，其厚度为20nm。

6）采用抛光液，利用化学机械抛光去除第三电介质层，抛光液pH为6，硝酸和氢氧化钾作为pH调节剂，以抛光液中总重为计，抛光液中组分如下：磨料采用氧化铈，固含量为99.9%，其粒径为50～200nm，浓度5.0wt%；氧化剂采用过氧化氢（28wt%水溶液），其浓度为0.5wt%；表面活性剂采用十二烷基乙二醇醚，其浓度为0.04wt%；螯合剂采用乙二醇和柠檬酸盐，以重量比4:1混合，其浓度分别为0.32wt%和0.08wt%；第三电介质层去除速率为30nm/min,抛光的选择比为2.5。

由于第三电介质层和第二电介质层是采用相同的材质，因此可以做到同时平坦化，减少相变材料和电介质的高度差，即减少碟形坑，其抛光效果理想，与实施例1相近。

实施例3：

按如下步骤进行相变材料的抛光实验：

1）提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一电介质层，在所述第一电介质层形成底部电极，再在第一电介质层和底部电极上方覆盖第二电介质层；第一电介质层为SiO₂，其厚度为300nm；所述第二电介质层为SiN，其厚度为130nm；其中第一电介质层和第二电介质层均使用化学气相沉积法进行生长；底部电极采用钨材料，直径为100nm；

2）在第二电介质层经过光刻和刻蚀工艺，形成柱形开孔，开孔直径为200nm，使底部电极暴露；

3）在所述圆柱形开孔中填充相变材料,如Ti_0.10Sb_0.60Te_0.30（Ti₁Sb₆Te₃），并将柱形开孔填满，填充方法采用化学气相沉积法，生长温度为20℃；

4）在酸性抛光液的条件下，利用化学机械抛光工艺去除柱形开孔外的相变材料，抛光液pH为6，以硝酸和氢氧化钠作为pH调节剂，以抛光液中总重为计，抛光液中组分如下：磨料采用胶体二氧化硅，其固含量为40%，平均粒径为100nm，浓度2wt%；氧化剂采用过氧化氢（28wt%水溶液），浓度为2.0wt%；表面活性剂采用烷基醇酰胺，其浓度为0.03wt%；腐蚀抑制剂采用苯并三氮唑，其浓度为0.01wt%；采用终点检测方法，利用相变材料和电介质的光学反射率的差异来确定抛光的终点，本例实施中，如相变材料的去除速率为200nm/min,选择比约为95；

5）在第二电介质层上生长一层第三电介质层；第三电介质层的材质与第二电介质层相同，生长温度小于250℃，其厚度为40nm。

6）采用抛光液，利用化学机械抛光去除第三电介质层，抛光液pH为9，硝酸和氢氧化钾作为pH调节剂，以抛光液中总重为计，抛光液中组分如下：磨料采用氧化铈，固含量为99.9%，其粒径为50～200nm。，浓度5.0wt%；氧化剂采用过氧化氢（28wt%水溶液），其浓度为0.5wt%；表面活性剂采用十二烷基乙二醇醚，其浓度为0.04wt%；螯合剂采用乙二醇和柠檬酸盐，以重量比4:1混合，其浓度分别为0.32wt%和0.08wt%；第三电介质层去除速率为50nm/min,抛光的选择比为9.5。

实施例4：

按如下步骤进行相变材料的抛光实验：

1）提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一电介质层，在所述第一电介质层形成底部电极，再在第一电介质层和底部电极上方覆盖第二电介质层；第一电介质层为SiO₂，其厚度为200nm；所述第二电介质层为SiN，其厚度为110nm；其中第一电介质层和第二电介质层均使用化学气相沉积法进行生长；底部电极采用钨材料，直径为60nm；

2）在第二电介质层经过光刻和刻蚀工艺，形成柱形开孔，开孔直径为100nm，使底部电极暴露；

3）在所述圆柱形开孔中填充相变材料Si_0.29Sb_0.29Te_0.42(Si₂Sb₂Te₃)，并将柱形开孔填满，填充方法采用化学气相沉积法，生长温度为30℃；

4）在酸性抛光液的条件下，利用化学机械抛光工艺去除柱形开孔外的相变材料，抛光液pH为4，以硝酸和氢氧化钠作为pH调节剂，以抛光液中总重为计，抛光液中组分如下：磨料采用氧化铈，固含量为99.9%，其粒径为50～200nm。，浓度2wt%；氧化剂采用过氧化氢（28wt%水溶液），浓度为2.0wt%；表面活性剂采用烷基醇酰胺，其浓度为0.03wt%；腐蚀抑制剂采用苯并三氮唑，其浓度为0.01wt%；采用终点检测方法，利用相变材料和电介质的光学反射率的差异来确定抛光的终点，本例实施中，如相变材料的去除速率为150nm/min,选择比约为75；

5）在第二电介质层上生长一层第三电介质层；第三电介质层的材质与第二电介质层相同，生长温度小于250℃，其厚度为30nm。

6）采用抛光液，利用化学机械抛光去除第三电介质层，抛光液pH为7，硝酸和氢氧化钾作为pH调节剂，以抛光液中总重为计，抛光液中组分如下：磨料采用氧化铈，固含量为99.9%，其粒径为50～200nm。，浓度5.0wt%；氧化剂采用过氧化氢（28wt%水溶液），其浓度为0.5wt%；表面活性剂采用十二烷基乙二醇醚，其浓度为0.04wt%；螯合剂采用乙二醇和柠檬酸盐，以重量比4:1混合，其浓度分别为0.32wt%和0.08wt%；第三电介质层去除速率为40nm/min,抛光的选择比为5.5。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种相变材料化学机械抛光方法，包括如下步骤：

3）在所述柱形开孔中填充相变材料，并将柱形开孔填满；

5）在第二电介质层上生长一层第三电介质层；

6）采用抛光液，利用化学机械抛光去除第三电介质层。

2.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述第一电介质层的材料为SiO₂。

3.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述第一电介质层采用化学气相沉积方法进行生长。

4.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述第一电介质层的厚度为100～300nm。

5.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述第二电介质层的材料选自SiO₂，SiN，SiON中的一种。

6.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述第二电介质层采用化学气相沉积方法进行生长。

7.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述第二电介质层的厚度为90～130nm。

8.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述相变材料选自Ge_xSb_yTe_(1-x-y)、Si_xSb_yTe_(1-x-y)、Ti_xSb_yTe_(1-x-y)和Al_xSb_yTe_(1-x-y)，其中0≤x<1，0≤y<1，x+y≤1。

9.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述相变材料层的填充方法选自化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积工艺中的一种或多种的组合。

10.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述步骤4中，所述酸性抛光液的pH为3～6。

11.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述步骤4中，相变材料的去除速率为100～200nm/min，抛光选择比大于50，小于100。

12.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述第三电介质层的材料选自SiO₂，SiN，SiON中的一种。

13.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述第三电介质层采用化学气相沉积方法进行生长，沉积温度小于250℃。

14.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述第三电介质层的厚度为20～40nm。

15.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述步骤6中，所述化学机械抛光工艺采用的抛光液的pH为6～9。

16.如权利要求1所述的一种相变材料化学机械抛光方法，其特征在于，所述步骤6中，所述第三电介质层的去除速率为30～50nm/min，抛光选择比大于2，小于10。

17.如权利要求1-16任一权利要求所述的相变材料化学机械抛光方法在相变材料制备领域的应用。