KR100943020B1 - CMP slurry composition for the phase change memory materials and polishing method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초순수, 질소화합물, 및 산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a CMP slurry composition for polishing a phase change memory device and a polishing method using the same, and more particularly, to a phase change memory device polishing CMP slurry composition comprising an ultrapure water, a nitrogen compound, and an oxidizing agent. It relates to the polishing method used.

본 발명에 따른 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법에 의하면, 상변화 메모리 소자에 대한 연마 속도를 향상시키고, 상변화 메모리 소자와 실리콘 산화막 등의 연마 정지막에 대한 높은 연마 선택비를 달성함과 동시에, 디싱(Dishing)과 침식(Erosion) 등의 공정 결함을 최소화시켜 고품질의 연마 표면을 제공할 수 있다. According to the CMP slurry composition for polishing a phase change memory device according to the present invention and a polishing method using the same, the polishing rate of the phase change memory device and the polishing stop film of the phase change memory device and the silicon oxide film can be improved. While achieving the ratio, process defects such as dishing and erosion can be minimized to provide a high quality polishing surface.

상변화 메모리 소자, CMP 슬러리 조성물, 질소화합물, 산화제, 연마 속도, 연마 선택비, 디싱, 침식 Phase change memory devices, CMP slurry compositions, nitrogen compounds, oxidants, polishing rates, polishing selectivity, dishing, erosion

Description

상변화 메모리 소자 연마용 ＣＭＰ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법 {CMP slurry composition for the phase change memory materials and polishing method using the same}CMP slurry composition for polishing phase change memory device and polishing method using same {CMP slurry composition for the phase change memory materials and polishing method using the same}

본 발명은 반도체 제조 공정에서 사용되는, 상변화 메모리 소자를 연마하기 위한 슬러리 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상변화 메모리 소자인 금속합금 물질 또는 칼코겐화물에 대한 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법에 관한 것이다. The present invention relates to a slurry composition for polishing a phase change memory device used in a semiconductor manufacturing process, and more particularly, to a CMP slurry composition for a metal alloy material or chalcogenide, which is a phase change memory device, and a polishing method using the same. It is about.

최근 들어, 디지털 카메라, 캠코더, MP3, DMB, 네비게이션, 휴대전화 등의 보급이 급속히 증가됨에 따라 반도체 메모리에 대한 수요가 증가하고 있다. 또한, 그 성능 면에서도 기존보다 고속, 고용량, 저소비 전력으로 구동되는 메모리에 대한 요구가 증가함에 따라 기존의 DRAM, SRAM 및 플래시 메모리의 장점만을 융합한 차세대 메모리의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 차세대 메모리로는 PRAM, MRAM, FeRAM, 및 고분자 메모리 등이 있으며, 이들 중 PRAM은 기존 고집적도의 DRAM, 고속동작의 SRAM, 비휘발성의 낸드 플래시 메모리(NAND Flash memory)의 장점을 모두 통합하고 더불어 기존의 C-MOS FET 집적 공정과 호환성이 가장 좋다는 점 등의 우수한 특성을 보유하고 있어 양산화에 가장 근접한 메모리로 각광받고 있다.Recently, the demand for semiconductor memory is increasing due to the rapid increase in the use of digital cameras, camcorders, MP3, DMB, navigation, mobile phones, and the like. In addition, in terms of performance, as the demand for memory driven at higher speeds, higher capacities, and lower power consumption increases, development of next-generation memories that combine only the advantages of DRAM, SRAM, and flash memory is being actively conducted. Next-generation memory includes PRAM, MRAM, FeRAM, and polymer memory. Among them, PRAM integrates the advantages of existing high density DRAM, high speed SRAM, and nonvolatile NAND Flash memory. It has excellent characteristics such as compatibility with the existing C-MOS FET integrated process, making it the memory closest to mass production.

상변화 메모리(Phase-change RAM; PRAM)는 Intel社의 S. Lai와 Ovonyx社의 T. Lowrey가 2001년 IEDM(International Electronic Device Meeting)에 공동으로 발표한 논문을 계기로 그 개발이 활성화되었으며, 전류나 전압 인가에 따라 발생하는 열(Joule heating)에 의해 결정질(낮은 전기저항) 및 비결정질(높은 전기저항) 간에 가역적인 상변화를 일으킬 수 있는 물질을 이용하여 정보를 기록하는 비휘발성 메모리이다. Phase-change RAM (PRAM) was fueled by a paper jointly published by Intel's S. Lai and Ovonyx's T. Lowrey at the 2001 International Electronic Device Meeting (IEDM). It is a nonvolatile memory that records information using a material capable of causing a reversible phase change between crystalline (low electrical resistance) and amorphous (high electrical resistance) due to Joule heating generated by application of current or voltage.

현재 PRAM의 대표적인 상변화 물질로는 금속 합금 또는 칼코겐화물 등이 이용되고 있으며, 그 중에서도 칼코겐화물의 일종인 GexSbyTez(GST) 조성에 대한 연구가 가장 활발히 진행 중이다.Currently, as a representative phase change material of PRAM, metal alloys or chalcogenides are used, and among them, research on the composition of Ge x Sb y Te z (GST), which is a kind of chalcogenide, is being actively conducted.

현재 개발 중인 PRAM 소자의 상변화 물질에 대한 CMP 공정에서는 실리콘 산화막(SiO2)을 연마 정지막으로 하기 때문에, 상변화 물질에 대한 연마속도와 에칭속도, 실리콘 산화막에 대한 연마균일도(Uniformity), 상변화 물질과 실리콘 산화막에 대한 연마 선택비 등이 패턴 웨이퍼 연마 시의 연마균일도 뿐만 아니라 디싱(Dishing) 및 침식(Erosion) 등의 표면 결함에 큰 영향을 주게 된다.In the CMP process for the phase change material of the PRAM device under development, the silicon oxide film (SiO2) is used as the polishing stop film, so the polishing rate and etching rate for the phase change material, the uniformity and phase change for the silicon oxide film are changed. The polishing selectivity of the material and the silicon oxide film has a great influence on surface defects such as dishing and erosion as well as polishing uniformity during pattern wafer polishing.

한편, 반도체 공정에서 주로 사용되는 금속배선 연마용 슬러리는 알루미늄 배선 연마용 슬러리, 구리 배선 연마용 슬러리, 텅스텐 배선 연마용 슬러리 등이 있으며, 이들 알루미늄, 구리, 및 텅스텐 막질층들은 PRAM 소자의 상변화 물질과는 달리 단일 금속막질로 이루어진 것으로 상변화를 일으킬 수 없어 PRAM 소자로 사용될 수 없을 뿐만 아니라 막질의 특성에 있어서도 큰 차이가 있다. Meanwhile, the metal wire polishing slurry mainly used in the semiconductor process includes an aluminum wire polishing slurry, a copper wire polishing slurry, and a tungsten wire polishing slurry, and these aluminum, copper, and tungsten film layers are phase change of the PRAM device. Unlike the material, since it is composed of a single metal film, it cannot be used as a PRAM device because it cannot cause phase change, and there is a big difference in the properties of the film.

금속배선 연마용 CMP 슬러리는 산화제, 연마제 및 기타 유용한 첨가물의 선택에 따라 표면 결함, 흠, 부식, 및 침식을 최소화하면서 원하는 연마 속도로 금속층을 연마한다. 또한 티타늄, 질화티타늄, 탄탈륨, 질화탄탈륨, 옥사이드 등과 같이 다른 박막 물질에 대한 연마속도를 선택적으로 제어하며 연마하게 된다. Metallurgical polishing CMP slurries polish the metal layer at the desired polishing rate while minimizing surface defects, nicks, corrosion, and erosion, depending on the choice of oxidant, abrasive and other useful additives. In addition, the polishing rate for the other thin film materials such as titanium, titanium nitride, tantalum, tantalum nitride, oxide, etc. is selectively controlled and polished.

일반적으로, 금속 연마용 슬러리는 산화성 수성 매질 내 현탁된 실리카 또는 알루미나 등과 같은 연삭성 입자를 함유한다. 예를 들어 유(Yu) 등은 미국 특허 제 5,209,816호에서 알루미늄 막질층을 제거하기 위해 수성 매질 내 인산, 과산화수소 및 고체 연삭성 물질을 포함하는 슬러리를 개시하였고, 캔디엔(Cadien)과 펄러(Feller)의 미국 특허 제 5,340,370호는 대략 0.1M 페리시안화 칼륨과 대략 5 중량%의 실리카 및 아세트산을 포함하는 텅스텐 연마용 슬러리 조성물을 개시하고 있으며, 미국 특허 제 5,980,775호는 실리카 연마 입자와 함께 과산화수소와 금속이온 촉매 및 안정화제를 사용하여 텅스텐을 연마하는 슬러리 조성물을 개시하고 있 다. Generally, metal polishing slurries contain abrasive particles such as silica or alumina suspended in an oxidizing aqueous medium. For example, Yu et al. Disclose a slurry comprising phosphoric acid, hydrogen peroxide and a solid abrasive material in an aqueous medium to remove the aluminum film layer in US Pat. No. 5,209,816. US Pat. No. 5,340,370 discloses a tungsten polishing slurry composition comprising approximately 0.1M potassium ferricyanide and approximately 5% by weight silica and acetic acid, while US Pat. No. 5,980,775 discloses hydrogen peroxide and metal with silica abrasive particles. Slurry compositions for polishing tungsten using ionic catalysts and stabilizers are disclosed.

상변화 메모리 소자용 연마 대상 막질은 신소재 막질로 기존의 구리(Cu)나 텅스텐(W)과 같은 단일 성분의 금속 막질과는 다른 황(S), 셀렌(Se), 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 은(Ag), 인듐(In), 주석(Sn), 갈륨(Ga) 등의 원소가 일정 비율로 구성된, 결정질과 비결정질간에 상변화가 가능한 물질이며, 연마 대상 물질의 특성이 기존의 금속 막질과 상이하기 때문에, 새로운 연마 조성물의 개발이 시급히 요구되고 있다.The film to be polished for the phase change memory device is a new material film that is sulfur, selenium, germanium, antimony (S), selenium (S), selenium (Se), which are different from those of a single metal such as copper (Cu) or tungsten (W). Sb), tellurium (Te), silver (Ag), indium (In), tin (Sn), gallium (Ga) and other elements composed of a certain ratio, the phase change between crystalline and amorphous material, the material to be polished Since the properties of are different from the existing metal film quality, the development of a new polishing composition is urgently required.

상변화 메모리(PRAM)의 상변화 물질 연마용 슬러리 조성물은 상변화 물질에 대한 에칭속도, 연마속도, 연마 정지막과 상변화 물질에 대한 연마 선택비, 디싱, 침식, 패턴 균일도, 결함(스크래치, 흠, 부식) 등의 특성이 모두 만족 되어야 할 뿐만 아니라 연마 후 연마된 상변화 물질 표면의 원소 구성비와 상(Phase)의 변화 특성에 영향이 없어야 한다는 요구 사항이 있다.The slurry composition for polishing phase change material of phase change memory (PRAM) has an etching rate, a polishing rate, a polishing selectivity for a polishing stop film and a phase change material, dishing, erosion, pattern uniformity, defects (scratch, Not only all the characteristics such as flaw, corrosion, etc. must be satisfied, but there is a requirement that the element composition ratio and phase change characteristics of the polished phase change material surface are not affected.

본 발명은 상변화 메모리 소자에 대한 연마 속도를 향상시키고, 상변화 메모리 소자와 실리콘 산화막 등의 연마 정지막에 대한 높은 연마 선택비를 달성함과 동시에, 디싱(Dishing)과 침식(Erosion) 등의 공정 결함을 최소화시켜 고품질의 연마 표면을 제공할 수 있는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법의 제공을 목적으로 한다.The present invention improves the polishing rate for the phase change memory device, achieves a high polishing selectivity for the polishing stop film such as the phase change memory device and the silicon oxide film, and at the same time performs dishing and erosion. An object of the present invention is to provide a CMP slurry composition for polishing a phase change memory device capable of minimizing process defects and providing a high quality polishing surface, and a polishing method using the same.

또한, 본 발명은 연마 전후에 상변화 물질의 조성 변화 또는 상의 변화가 없고, 표면 결함(스크래치, 흠, 부식, 잔류연마 제거물)이 최소화되어 깨끗한 연마 표면을 제공하며, 연마 입자를 포함하지 않아 연마 후 웨이퍼 표면에 존재할 수 있는 입자 오염을 최소화시킬 수 있는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention has no composition change or phase change of the phase change material before and after polishing, and minimizes surface defects (scratches, scratches, corrosion, residual abrasive remover) to provide a clean polishing surface, and does not contain abrasive particles. An object of the present invention is to provide a CMP slurry composition for polishing a phase change memory device capable of minimizing particle contamination that may exist on a wafer surface after polishing and a polishing method using the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 초순수, 질소화합물(Nitrogenous compound), 및 산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a CMP slurry composition for polishing a phase change memory device, comprising ultrapure water, a nitrogen compound, and an oxidizing agent.

상기 상변화 메모리 소자가 금속 합금 또는 칼코겐화물을 포함하는 것을 특징으로 한다.The phase change memory device is characterized in that it comprises a metal alloy or chalcogenide.

상기 상변화 메모리 소자가 InSe, Sb2Te3, GeTe, Ge2Sb2Te5, InSbTe, GaSeTe, SnSb2Te4, InSbGe, AgInSbTe, (GeSn)SbTe, GeSb(SeTe), Te81Ge15Sb2S2에서 선택되는 어느 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The phase change memory devices include InSe, Sb 2 Te 3 , GeTe, Ge 2 Sb 2 Te 5 , InSbTe, GaSeTe, SnSb 2 Te 4 , InSbGe, AgInSbTe, (GeSn) SbTe, GeSb (SeTe), Te 81 Ge 15 Sb It is characterized by including any one or more selected from 2 S 2 .

상기 질소화합물이 지방족 아민(Aliphatic amine), 방향족 아민(Aromatic amine), 암모늄염, 및 암모늄염기로부터 선택되는 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The nitrogen compound is characterized in that it comprises one or more selected from aliphatic amines, aromatic amines, ammonium salts, and ammonium bases.

상기 지방족 아민이 1차 아민(Primary amine), 2차 아민(Secondary amine), 또는 3차 아민(Tertiary amine)인 것을 특징으로 한다.The aliphatic amine is characterized in that the primary amine (primary amine), secondary amine (Secondary amine), or tertiary amine (Tertiary amine).

상기 지방족 아민이 2차 아민 또는 3차 아민인 것을 특징으로 한다.The aliphatic amine is characterized in that the secondary amine or tertiary amine.

상기 지방족 아민이 알킬기 또는 알콜기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The aliphatic amine is characterized in that it comprises an alkyl group or an alcohol group.

상기 지방족 아민이 알킬기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The aliphatic amine is characterized in that it comprises an alkyl group.

상기 지방족 아민이 탄소수 1 내지 7인 치환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The aliphatic amine is characterized by including a substituent having 1 to 7 carbon atoms.

상기 지방족 아민이 헤테로고리화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.The aliphatic amine is characterized in that it comprises a heterocyclic compound.

상기 헤테로고리화합물이 피페라진을 포함하는 것을 특징으로 한다.The heterocyclic compound is characterized in that it comprises piperazine.

상기 암모늄염 또는 암모늄염기가 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라프로필암모늄하이드록사이드, 및 이로부터 생성된 염으로부터 선택되는 적어도 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The ammonium salt or ammonium salt is characterized in that it comprises at least one or more selected from tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, and salts produced therefrom.

상기 질소화합물은 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.001 내지 5 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.The nitrogen compound is characterized in that it is used in 0.001 to 5% by weight based on the total slurry composition.

상기 산화제의 전기화학적 표준산화환원 전위가 상변화 메모리 소자의 상변화 물질보다 높은 것을 특징으로 한다.The electrochemical standard redox potential of the oxidant is higher than that of the phase change material of the phase change memory device.

상기 산화제가 과-화합물이나 철 또는 철 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.The oxidizing agent is characterized in that it comprises a per-compound or an iron or iron compound.

상기 과-화합물이 하나 이상의 퍼옥시기(-O-O-)를 함유한 화합물 또는 가장 높은 산화 상태에 있는 원소를 함유하는 화합물인 것을 특징으로 한다.The per-compound is characterized in that it is a compound containing at least one peroxy group (-O-O-) or a compound containing an element in the highest oxidation state.

상기 하나 이상의 퍼옥시기(-O-O-)를 함유한 화합물이 과산화수소, 우레아 과산화수소, 퍼카보네이트, 벤조일퍼옥사이드, 퍼아세트산, 디-t-부틸 퍼옥사이드, 모노퍼술페이트(SO5), 디퍼술페이트(S2O8), 및 그로부터 생성된 염으로부터 선택되 는 적어도 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The compound containing at least one peroxy group (-OO-) is hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide, percarbonate, benzoyl peroxide, peracetic acid, di-t-butyl peroxide, monopersulfate (SO5), dipersulfate (S2O8). ), And at least one selected from salts produced therefrom.

상기 가장 높은 산화 상태에 있는 원소를 함유하는 화합물이 과요오드산, 과브롬산, 과염소산, 과붕산, 퍼망가네이트, 및 그로부터 생성된 염으로부터 선택되는 적어도 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The compound containing the element in the highest oxidation state is characterized in that it comprises at least one or more selected from periodic acid, perbromic acid, perchloric acid, perboric acid, permanganate, and salts produced therefrom.

상기 철 또는 철 화합물이 철 금속 또는 분자 내에 철을 함유하는 화합물인 것을 특징으로 한다.The iron or iron compound is characterized in that the iron metal or a compound containing iron in the molecule.

상기 산화제가 과산화수소, 모노퍼술페이트계 화합물, 디퍼술페이트계 화합물, 이온성 철 화합물 또는 철 킬레이트 화합물로부터 선택되는 적어도 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The oxidizing agent is characterized in that it comprises at least one selected from hydrogen peroxide, monopersulfate compound, dipersulfate compound, ionic iron compound or iron chelate compound.

상기 산화제가 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01 내지 10 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.The oxidizing agent is characterized in that it comprises 0.01 to 10% by weight based on the total slurry composition.

상기 슬러리 조성물의 pH는 2 내지 10인 것을 특징으로 한다.PH of the slurry composition is characterized in that 2 to 10.

상기 CMP 슬러리 조성물이 pH 조절제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The CMP slurry composition is characterized in that it further comprises a pH adjuster.

상기 pH 조절제가 질산, 인산, 황산, 염산, pKa 값이 6 이하인 카르복실 그룹을 갖는 유기산으로부터 선택되는 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The pH adjusting agent is characterized in that it comprises at least one selected from nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, an organic acid having a carboxyl group having a pKa value of 6 or less.

또한, 본 발명은 상기 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 상변화 메모리 소자를 연마하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of polishing a phase change memory device using the CMP slurry composition.

본 발명은 하기 단계를 포함하는 상변화 메모리 소자의 연마방법을 제공한다.The present invention provides a method for polishing a phase change memory device comprising the following steps.

a. 반도체 웨이퍼 위에 절연층 물질(insulating material) 을 형성하는 단계; a. Forming an insulating material over the semiconductor wafer;

b. 상기 절연층 물질을 평탄화하는 단계; b. Planarizing the insulating layer material;

c. 상기 절연층에서의 패턴(pattern)을 형성하는 단계; c. Forming a pattern in the insulating layer;

d. 상기 절연층에 형성된 패턴에 상변화 물질을 도포하는 단계; 및 d. Applying a phase change material to the pattern formed on the insulating layer; And

e. 상기 도포된 상변화 물질층에 상기 CMP 슬러리 조성물을 가하여 상기 절연층 물질이 나타날 때까지 연마하는 단계. e. Adding the CMP slurry composition to the applied phase change material layer and polishing until the insulating layer material appears.

본 발명은 상기 CMP 슬러리 조성물을 회전하는 연마용 패드에 도포하고, 상기 연마용 패드를 상기 상변화 물질층에 접촉하여 소정의 압력 조건 하에서 마찰하며 상변화 물질층의 일부를 연마하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 연마방법을 제공한다.The present invention is characterized in that the CMP slurry composition is applied to a rotating polishing pad, and the polishing pad is brought into contact with the phase change material layer to rub under a predetermined pressure condition to polish a part of the phase change material layer. A polishing method of a phase change memory device is provided.

또한, 본 발명은 상기 연마방법에 의하여 연마된 상변화 메모리 소자를 제공한다.The present invention also provides a phase change memory device polished by the polishing method.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 초순수, 질소화합물(Nitrogenous compound), 및 산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a CMP slurry composition for polishing a phase change memory device comprising ultrapure water, a nitrogen compound, and an oxidant.

상기 상변화 메모리 소자는 결정질 및 비결정질 간의 상변화를 가역적으로 하는 물질로서 대표적으로는 금속 합금 또는 칼코겐화물 등을 들 수 있다.The phase change memory device may include a metal alloy or a chalcogenide as a material that reversibly changes a phase between crystalline and amorphous.

상변화 메모리 소자로 사용 가능한 물질로는 2성분계로서 InSe, Sb2Te3, GeTe; 3성분계로서 Ge2Sb2Te5, InSbTe, GaSeTe, SnSb2Te4, InSbGe; 4성분계로서 AgInSbTe, (GeSn)SbTe, GeSb(SeTe), Te81Ge15Sb2S2 를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Materials usable as phase change memory devices include InSe, Sb 2 Te 3 , GeTe; Ge 2 Sb 2 Te 5 , InSbTe, GaSeTe, SnSb 2 Te 4 , InSbGe; Examples of the four-component system include AgInSbTe, (GeSn) SbTe, GeSb (SeTe), and Te 81 Ge 15 Sb 2 S 2 , but are not limited thereto.

본 발명의 슬러리 조성물에 포함되는 질소화합물은 CMP 공정 시 상변화 물질에 대한 균일한 연마 효과 및 연마 속도를 상승시키는 효과를 가져올 뿐 아니라, 패턴의 침식과 디싱을 감소시킬 수 있는 효과를 나타내는 물질이다. 상기 질소화합물로는 지방족 아민(Aliphatic amine)과 방향족 아민(Aromatic amine), 그리고 암모늄염 또는 암모늄염기가 사용될 수 있으며, 물과 혼합될 수 있는 것이 바람직하다.Nitrogen compound included in the slurry composition of the present invention is a material exhibiting the effect of reducing the erosion and dishing of the pattern, as well as the effect of raising the uniform polishing effect and the polishing rate for the phase change material during the CMP process. . As the nitrogen compound, an aliphatic amine, an aromatic amine, and an ammonium salt or an ammonium base may be used, and the nitrogen compound may be mixed with water.

상기 지방족 아민(Aliphatic amine)으로는 1차 아민(Primary amine), 2차 아민(Secondary amine), 또는 3차 아민(Tertiary amine)이 모두 사용 가능하나, 2차 아민 또는 3차 아민이 보다 바람직하며, 3차 아민이 가장 바람직하다. 또한, 두 종 이상의 지방족 아민을 함께 사용하는 것 역시 가능하다.As the aliphatic amine, primary amine, secondary amine, or tertiary amine may be used, but secondary amine or tertiary amine is more preferable. And tertiary amines are most preferred. It is also possible to use two or more aliphatic amines together.

지방족 아민의 치환기는 제한되지 않으나, 알킬기 또는 알콜기를 갖는 것이 바람직하며, 상변화 물질에 대한 연마속도 관점에서 알킬기를 갖는 것이 가장 바람직하다. 또한 치환기의 탄소수는 1 내지 7인 것이 바람직하다.Substituents of aliphatic amines are not limited, but preferably have an alkyl group or an alcohol group, and most preferably have an alkyl group in view of the polishing rate for the phase change material. Moreover, it is preferable that carbon number of a substituent is 1-7.

상기 지방족 아민으로는 피페라진과 같은 헤테로고리 화합물을 사용할 수 있으며, 두 종 이상을 함께 사용하는 것도 가능하다.As the aliphatic amine, a heterocyclic compound such as piperazine may be used, and two or more kinds may be used together.

상기 암모늄염 또는 암모늄염기 화합물은 특별히 제한되지 않으나, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라프로필암모늄하 이드록사이드, 및 이로부터 생성된 염으로부터 선택되는 적어도 일종을 사용하는 것이 바람직하다.The ammonium salt or ammonium base compound is not particularly limited, but it is preferable to use at least one selected from tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, and salts produced therefrom. Do.

상기 질소화합물은 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.001 내지 5 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.005 내지 3 중량%, 가장 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%로 사용한다. 이는 질소화합물의 상변화 물질에 대한 연마 촉진 효과와 균일한 연마 속도, 바람직한 표면 특성, 및 적절한 pH를 유지하기 위함이다.The nitrogen compound is preferably used in 0.001 to 5% by weight based on the total slurry composition, more preferably 0.005 to 3% by weight, most preferably 0.01 to 1% by weight. This is to maintain the polishing promoting effect on the phase change material of the nitrogen compound and uniform polishing rate, desirable surface properties, and proper pH.

본 발명의 슬러리 조성물에 포함되는 산화제는 상변화 물질의 표면층을 산화물 또는 이온으로 산화시켜 상변화 물질 표면층의 제거를 용이하게 하며, 실리콘 산화막 등의 연마 정지막(Stop layer)이 드러날 때 패턴 영역의 상변화 물질을 고르게 연마하여 패턴 내 표면 거칠기(roughness)를 좋게 하는 작용을 한다. 또한, 연마 정지막 층에 존재하는 상변화 물질의 잔류물(Residue)이 쉽게 제거될 수 있게 함으로써 보다 균일한 연마를 가능하게 하는 장점이 있다.The oxidant included in the slurry composition of the present invention oxidizes the surface layer of the phase change material with an oxide or an ion to facilitate the removal of the phase change material surface layer, and when the polishing stop layer such as a silicon oxide film is exposed, The phase change material is evenly ground to improve surface roughness in the pattern. In addition, the residue of the phase change material present in the polishing stop film layer may be easily removed, thereby enabling more uniform polishing.

상기 산화제로는 전기화학적 표준산화환원 전위가 피연마 대상인 상변화 물질보다 높은 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 과-화합물이나 철 또는 철 화합물이 바람직하며, 두 종 이상의 산화제를 사용하는 것도 가능하다.The oxidizing agent is not particularly limited as long as the electrochemical standard redox potential is higher than that of the phase change material to be polished, but a per-compound, an iron or an iron compound is preferable, and two or more oxidizing agents may be used.

상기 과-화합물은 하나 이상의 퍼옥시기(-O-O-)를 함유한 화합물 또는 가장 높은 산화 상태에 있는 원소를 함유하는 화합물을 의미하며, 무기화합물과 유기화합물 모두 가능하다. The per-compound means a compound containing at least one peroxy group (-O-O-) or a compound containing an element in the highest oxidation state, both inorganic and organic compounds.

상기 하나 이상의 퍼옥시기(-O-O-)를 함유한 화합물의 예로는 과산화수소, 우레아 과산화수소, 퍼카보네이트, 벤조일퍼옥사이드, 퍼아세트산, 디-t-부틸 퍼옥사이드, 모노퍼술페이트(SO5), 디퍼술페이트(S2O8), 및 그로부터 생성된 염 등을 들 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. Examples of the compound containing at least one peroxy group (-OO-) include hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide, percarbonate, benzoyl peroxide, peracetic acid, di-t-butyl peroxide, monopersulfate (SO 5 ), dipersul Pate (S 2 O 8 ), and salts produced therefrom, but is not limited thereto.

상기 가장 높은 산화 상태에 있는 원소를 함유하는 화합물의 예로는 과요오드산, 과브롬산, 과염소산, 과붕산, 퍼망가네이트, 및 그로부터 생성된 염 등을 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.Examples of the compound containing the element in the highest oxidation state include, but are not limited to, periodic acid, perbromic acid, perchloric acid, perboric acid, permanganate, and salts produced therefrom.

상기 철 또는 철 화합물로는 철 금속도 가능하며, 분자 내에 철을 함유하는 모든 화합물이 가능하다.The iron or iron compound may be an iron metal, and any compound containing iron in a molecule may be used.

특별히 제한되지는 않으나, 바람직한 산화제로는 과산화수소, 모노퍼술페이트계 화합물, 디퍼술페이트계 화합물, 이온성 철 화합물 또는 철 킬레이트 화합물 등을 들 수 있다. 본 발명에서 과산화수소는 과산화수소와 다른 물질(가령 라디칼 생성 촉매 등)을 선 반응시킨 첨가 생성물을 포함하는 것으로 정의된다. Although not particularly limited, preferred oxidizing agents include hydrogen peroxide, monopersulfate compounds, dipersulfate compounds, ionic iron compounds or iron chelate compounds. In the present invention, the hydrogen peroxide is a linear reaction of hydrogen peroxide and other substances (for example, radical generating catalysts). It is defined to include the addition product.

상기 과산화수소 또는 그 첨가 생성물은 환경 오염을 유발하지 않을 뿐 아니라, 연마 전후에 상변화 물질의 조성 변화 없이 표면 상태를 깨끗하게 하는 작용을 장점이 있으며, 상기 모노퍼술페이트계 화합물, 디퍼술페이트계 화합물, 이온성 철 화합물 또는 철 킬레이트 화합물은 상변화 물질에 대하여 높은 연마 속도를 제공할 수 있는 장점이 있다.The hydrogen peroxide or its addition product does not cause environmental pollution, and has the advantage of cleaning the surface state without changing the composition of the phase change material before and after polishing, the monopersulfate compound, the dipersulfate compound, Ionic iron compounds or iron chelate compounds have the advantage of providing high polishing rates for phase change materials.

상기 산화제는 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01 내지 10 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.05 내지 5 중량%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%로 사용한다. 이는 산화제의 상변화 물질에 대한 적절한 에칭을 유지하기 위함이다.The oxidant is preferably used in an amount of 0.01 to 10% by weight based on the total slurry composition, more preferably 0.05 to 5% by weight, most preferably 0.1 to 2% by weight. This is to maintain proper etching of the phase change material of the oxidant.

본 발명의 슬러리 조성물의 pH는 2 내지 10이 바람직하고, 2 내지 9가 보다 바람직하며, 2 내지 5가 가장 바람직하다. 본 발명의 슬러리 조성물은 상기 pH를 조절하기 위하여 pH 조절제를 포함할 수 있는데, 질산, 인산, 황산, 염산 등의 무기산 또는 pKa 값이 6 이하인 카르복실 그룹을 갖는 유기산을 바람직하게 포함할 수 있다. 2-10 are preferable, as for pH of the slurry composition of this invention, 2-9 are more preferable, and 2-5 are the most preferable. The slurry composition of the present invention may include a pH adjusting agent to adjust the pH, and may preferably include an inorganic acid such as nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, or an organic acid having a carboxyl group having a pKa value of 6 or less.

또한, 본 발명은 상변화 메모리 소자 형성에 있어서, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물을 이용하여 상변화 메모리 소자를 연마하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for polishing a phase change memory device using the CMP slurry composition of the present invention in forming a phase change memory device.

일 실시예에 따라, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 상변화 메모리 소자의 연마방법을 제공한다.According to one embodiment, the present invention provides a method of polishing a phase change memory device comprising the following steps.

a. 반도체 웨이퍼 위에 절연층 물질(insulating material) 을 형성하는 단계; a. Forming an insulating material over the semiconductor wafer;

b. 상기 절연층 물질을 평탄화하는 단계; b. Planarizing the insulating layer material;

c. 상기 절연층에서의 패턴(pattern)을 형성하는 단계; c. Forming a pattern in the insulating layer;

d. 상기 절연층에 형성된 패턴에 상변화 물질을 도포하는 단계; 및 d. Applying a phase change material to the pattern formed on the insulating layer; And

e. 상기 도포된 상변화 물질층에 본 발명의 CMP 슬러리 조성물을 가하여 상기 절연층 물질이 나타날 때까지 연마하는 단계. e. Adding the CMP slurry composition of the present invention to the applied phase change material layer and polishing until the insulating layer material appears.

본 발명의 연마방법은 상기 CMP 슬러리 조성물을 회전하는 연마용 패드에 도포하고, 상기 연마용 패드를 상기 상변화 물질층에 접촉하여 소정의 압력 조건 하에서 마찰하며 상변화 물질층의 일부를 연마하는 것을 특징으로 한다. 상기 소정의 압력 조건은 CMP 연마의 기술분야에서 일반적으로 허용되는 압력조건을 포함한다. The polishing method of the present invention is to apply the CMP slurry composition to a rotating polishing pad, and to polish the part of the phase change material layer by rubbing the polishing pad under contact with the phase change material layer under a predetermined pressure condition. It features. The predetermined pressure conditions include pressure conditions generally accepted in the art of CMP polishing.

또한, 본 발명은 본 발명의 연마방법에 의하여 연마된 상변화 메모리 소자를 제공한다.The present invention also provides a phase change memory device polished by the polishing method of the present invention.

이하 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나 하기 실시예들은 단지 설명을 위한 것으로서 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것은 아니다. 또한 하기 실시 예를 통해 상변화 물질을 평탄화시키는데 있어 바람직한 CMP 연마 방법을 제공한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples are merely illustrative and are not intended to limit the protection scope of the present invention. In addition, the following examples provide a preferred CMP polishing method for planarizing the phase change material.

[블랭킷 웨이퍼에 대한 연마 평가][Abrasive Evaluation on Blanket Wafers]

<실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 6><Examples 1-5, Comparative Examples 1-6>

연마 입자를 포함하지 않은 초순수를 사용하여 하기 표 1의 조성을 가지는 슬러리 조성물을 제조하였다. 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에서 질소화합물로는 트리에틸아민(Triethylamine; TEA)을 사용하였으며, 각 조성별로 TEA의 함량과 산화제의 종류, 함량을 조절하였다. 또한, 실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 6의 모든 슬러리 조성물의 최종 pH는 질산을 이용하여 3.5가 되도록 조절하였다. 하기 조성에서 APS는 과황산암모늄(Ammonium persulfate)을 의미하며, PDTA-Fe는 프로필렌디아민 테트라아세트산-철(Propylene diamine tetra acetic acid-Fe) 화합물을 의미한다.A slurry composition having the composition shown in Table 1 below was prepared using ultrapure water that did not contain abrasive particles. Triethylamine (TEA) was used as a nitrogen compound in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, and the content of TEA, the type of oxidizing agent, and the content of each composition were adjusted. In addition, the final pH of all the slurry compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 6 was adjusted to 3.5 using nitric acid. In the following composition, APS means ammonium persulfate, and PDTA-Fe means propylenediamine tetra acetic acid-Fe compound.

[표 1]TABLE 1

구분division TEA 함량(%)TEA content (%) 산화제 종류Oxidizer Class 산화제 함량(%)Oxidizer content (%) pHpH 실시예 1Example 1 0.20.2 H2O2 H 2 O 2 0.50.5 3.53.5 실시예 2Example 2 0.50.5 H2O2 H 2 O 2 1.01.0 3.53.5 실시예 3Example 3 0.20.2 APSAPS 1.01.0 3.53.5 실시예 4Example 4 0.10.1 PDTA-FePDTA-Fe 0.20.2 3.53.5 실시예 5Example 5 0.10.1 FeCl3 FeCl 3 0.20.2 3.53.5 비교예 1Comparative Example 1 0.20.2 -- 00 3.53.5 비교예 2Comparative Example 2 00 H2O2 H 2 O 2 0.50.5 3.53.5 비교예 3Comparative Example 3 00 H2O2 H 2 O 2 1.01.0 3.53.5 비교예 4Comparative Example 4 00 APSAPS 1.01.0 3.53.5 비교예 5Comparative Example 5 00 PDTA-FePDTA-Fe 0.20.2 3.53.5 비교예 6Comparative Example 6 00 FeCl3 FeCl 3 0.20.2 3.53.5

상기 슬러리 조성물을 이용하여 다음의 연마 조건에 따라 상변화 물질이 증착된 블랭킷(blanket) 웨이퍼에 대하여 연마 평가를 실시하였고 그 결과를 표 2에 나타내었다. The slurry composition was used to perform polishing evaluation on a blanket wafer on which a phase change material was deposited according to the following polishing conditions, and the results are shown in Table 2.

평가에 사용된 상변화 물질로는 게르마늄(Ge; Germanium), 안티몬(Sb; Antimony), 텔루르(Te; Tellurium)의 조성비가 2:2:5로 구성된 Ge2Sb2Te5(GST) 막질을 D.C 마그네스톤 스퍼터링 방식을 이용하여 증착한 2000Å 두께의 막질을 이용하였으며, 연마 정지막으로는 실리콘 산화막인 PETEOS 15000Å 두께의 막질을 사용하였으며, 연마 패드로는 로델(Rodel)의 IC1000/SubaⅣ CMP 패드를 사용하였다. 어플라이드머티리얼(Applied Materials; AMAT)의 200mm MIRRA 장비를 사용하여 하강압력 3.0psi, 슬러리 유속 200mL/분, 정반(table)과 스핀들(spindle) 속도를 모두 100rpm으로 하여 1분간 연마를 수행하였다.Phase change materials used in the evaluation include Ge2Sb2Te5 (GST) membranes composed of 2: 2: 5 of germanium (Ge), antimony (Sb; antimony), and tellurium (Te; Tellurium). A film thickness of 2000 Å deposited using the film was used, and a silicon oxide film PETEOS 15000 Å thick was used as the polishing stop film, and a Rodel IC1000 / Suba IV CMP pad was used as the polishing pad. Using a 200 mm MIRRA apparatus from Applied Materials (AMAT), polishing was performed for 1 minute at a lower pressure of 3.0 psi, a slurry flow rate of 200 mL / minute, and a table and spindle speed of 100 rpm.

[표 2]TABLE 2

Figure 112007048056161-pat00001
Figure 112007048056161-pat00001

표 2에 나타난 바와 같이, 질소화합물과 산화제를 동시에 포함하는 실시예 1 내지 5의 조성물들은 모두 GST 막질에 대한 연마 속도가 비교예에 비하여 높게 나타났을 뿐만 아니라, GST 막질과 실리콘 산화막에 대한 연마 속도의 선택비인 연마 선택비가 100 이상으로 높게 유지되었으며, GST 막질에 대한 연마 불균일도도 비교예의 조성물에 비하여 낮게 유지됨을 확인할 수 있었다. 더불어, 실시예 1 내지 5 의 조성물들은 연마입자를 포함하지 않기 때문에 연마입자에 의한 표면오염을 획기적으로 줄일 수 있는 효과도 기대되어진다.As shown in Table 2, the compositions of Examples 1 to 5 containing both nitrogen and an oxidant simultaneously showed a higher polishing rate for the GST film than the comparative example, and a polishing rate for the GST film and the silicon oxide film. It was confirmed that the polishing selectivity, which is the selectivity of, was maintained at 100 or higher, and the polishing nonuniformity with respect to the GST film quality was also lower than that of the composition of the comparative example. In addition, since the compositions of Examples 1 to 5 do not include abrasive particles, it is expected that the effect of drastically reducing the surface contamination caused by the abrasive particles.

상기 연마 불균일도는 하기 식 1로부터 계산되었으며, 연마속도 측정은 49 point에 대해서 중심으로부터 웨이퍼 전면에 대해서 폴라맵(polar map) 형태로 측정을 하였다. 값이 낮을수록 연마가 균일하게 이루어짐을 의미한다.The polishing nonuniformity was calculated from Equation 1 below, and the polishing rate was measured in the form of a polar map for the entire surface of the wafer from the center for 49 points. The lower the value, the more uniform the polishing.

[식 1][Equation 1]

연마 불균일도(%) = (연마 속도의 표준편차 / 연마 속도의 평균) × 100(%)Polishing nonuniformity (%) = (standard deviation of polishing rate / average of polishing rate) × 100 (%)

<실시예 6 내지 13><Examples 6 to 13>

질소화합물의 종류와 함량에 따른, GST 막질에 대한 연마 속도 비교를 위하여 질소화합물의 종류와 함량을 제외하고는 실시예 4와 같은 방법으로 슬러리 조성물을 만든 후 GST 막질에 대한 연마 속도를 비교하였다. 사용한 질소화합물의 종류는 아래 표 3과 같으며, 연마 평가는 실시예 4와 동일한 방법으로 상변화 물질이 증착된 블랭킷(blanket) 웨이퍼에 대하여 실시하였다.In order to compare the polishing rate for the GST film quality according to the type and content of the nitrogen compound, except for the type and content of the nitrogen compound, a slurry composition was prepared in the same manner as in Example 4, and then the polishing rate for the GST film quality was compared. Types of nitrogen compounds used are shown in Table 3 below, and polishing evaluation was performed on the blanket wafer on which the phase change material was deposited in the same manner as in Example 4.

[표 3][Table 3]

구분division 질소화합물 종류Nitrogen Compounds 질소화합물 함량(%)Nitrogen Compound Content (%) GST 연마율 (Å/min)GST removal rate (Å / min) 실시예 4Example 4 트리에틸아민(Triethylamine)Triethylamine 0.10.1 16531653 실시예 6Example 6 디에틸에탄올아민(Diethylethanolamine)Diethylethanolamine 0.10.1 15101510 실시예 7Example 7 디에탄올아민(Diethanolamine)Diethanolamine 0.10.1 12001200 실시예 8Example 8 디에탄올아민Diethanolamine 0.50.5 15501550 실시예 9Example 9 트리에탄올아민(Triethanolamine)Triethanolamine 0.10.1 11001100 실시예 10Example 10 트리에탄올아민Triethanolamine 0.50.5 14501450 실시예 11Example 11 피페라진(Piperazine)Piperazine 0.10.1 12101210 실시예 12Example 12 피페라진Piperazine 0.50.5 16101610 실시예 13Example 13 테트라에틸암모늄하이드록사이드 (Tetraethylammonium hydroxide)Tetraethylammonium hydroxide 0.10.1 17851785

상기 표 3의 평가 결과로부터, 질소화합물로서 알킬기로 치환된 지방족 아민과 암모늄염기 화합물이 알콜기로 치환된 지방족 아민보다 GST 막질에 대한 연마 속도 측면에서 보다 효과적임을 확인할 수 있었다.From the evaluation results of Table 3, it was confirmed that the aliphatic amine and the ammonium base compound substituted with the alkyl group as the nitrogen compound were more effective in terms of polishing rate for the GST film than the aliphatic amine substituted with the alcohol group.

[패턴 웨이퍼에 대한 연마 평가][Abrasive Evaluation on Patterned Wafers]

실제 반도체 패턴에서의 연마 성능 평가를 위해 다음의 방법에 따라 패턴 웨이퍼를 제작한 후, 실시예 2 내지 4와 비교예 2 내지 6의 조성물에 대하여 연마 성능을 평가하였다.In order to evaluate the polishing performance in the actual semiconductor pattern, after fabricating a pattern wafer according to the following method, the polishing performance was evaluated for the compositions of Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 6.

<패턴 웨이퍼 제작 방법><Pattern Wafer Manufacturing Method>

본 발명의 평가에서 사용된 패턴 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼 위에 다음과 같은 단계로 제작되었다.The pattern wafer used in the evaluation of the present invention was fabricated on a silicon wafer in the following steps.

1단계. 질화 실리콘(SiN; silicon nitride) 850 Å 증착Stage 1. Silicon nitride (SiN) 850 Å deposition

2단계. 실리콘 산화막(SiO2; silicon dioxide) 1500Å 증착 Step 2. Deposition of 1500Å of silicon oxide (SiO 2 )

3단계. 산화막에 패턴 형성Step 3. Pattern formation on oxide film

4단계. 상변화 막질(Ge2Sb2Te5) 2000Å 증착 Step 4. Phase change film quality (Ge 2 Sb 2 Te 5 ) 2000Å deposition

상기 방법에 의해 제작된 패턴 웨이퍼는 실리콘 산화막층이 패턴 영역에서 정지막으로 사용된다. In the pattern wafer produced by the above method, a silicon oxide film layer is used as the stop film in the pattern region.

연마 시간을 제외한 모든 연마 조건은 실시예 1과 동일한 조건에서 평가를 수행하였다. 광(Optic) 종점검출(End Ponit Detector; EPD) 시스템을 이용하여 EPD 시간으로부터 50% 추가 연마(over polishing)를 진행한 후 패턴 영역의 침식(Erosion), 디싱(Dishing), 표면 거칠기(roughness) 등을 관찰하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다. All polishing conditions except the polishing time were evaluated under the same conditions as in Example 1. 50% over polishing from EPD time using an Optical End Ponit Detector (EPD) system, followed by erosion, dishing, and surface roughness of the pattern area. And the like, and the results are shown in Table 4.

[표 4]TABLE 4

구분 division 침식 (Erosion)Erosion EOE(Edge over Erosion)Edge over Erosion (EOE) 디싱 (Dishing)Dishing 잔류물 (Residue)Residue 최대거칠기(Rmax)Max Roughness (R max ) 실시예 2Example 2 100Å100Å 20Å20Å 42Å42Å NoNo 43Å43Å 실시예 3Example 3 150Å150Å 35Å35Å 50Å50Å NoNo 52Å52Å 실시예 4Example 4 60Å60Å 10Å10Å 24Å24Å NoNo 32Å32Å 비교예 2Comparative Example 2 300Å300 yen 250Å250 Å 180Å180Å YesYes 210Å210Å 비교예 3Comparative Example 3 400Å400 yen 250Å250 Å 190Å190 yen YesYes 200Å200Å 비교예 4Comparative Example 4 350Å350 yen 200Å200Å 160Å160Å YesYes 180Å180Å 비교예 5Comparative Example 5 200Å200Å 46Å46Å 80Å80 Å NoNo 90Å90Å 비교예 6Comparative Example 6 200Å200Å 50Å50Å 82Å82Å NoNo 100Å100Å

GST 연마용 슬러리 조성물로서 질소화합물과 산화제를 포함하는 상기 실시예 2 내지 4의 조성물들은 패턴 영역에서의 침식, EOE, 디싱, 잔류물, 최대 거칠기 항목에 대한 평가 결과가 비교예 2 내지 6의 조성물의 평가 결과에 비하여 매우 우수함을 확인할 수 있었다.The compositions of Examples 2 to 4 comprising a nitrogen compound and an oxidizing agent as a slurry composition for GST polishing were evaluated for the erosion, EOE, dishing, residue, and maximum roughness items in the pattern region. It was confirmed that it is very superior to the evaluation result of.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법은 상변화 메모리 소자에 대한 연마 속도를 향상시키고, 상변화 메모리 소자와 실리콘 산화막 등의 연마 정지막에 대한 높은 연마 선택비를 달성함과 동시에, 디싱(Dishing)과 침식(Erosion) 등의 공정 결함을 최소화시켜 고품질의 연마 표면을 제공할 수 있는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법을 제공한다.As described above, the CMP slurry composition for polishing a phase change memory device and the polishing method using the same improve the polishing rate for the phase change memory device, and apply the polishing stop film such as the phase change memory device and the silicon oxide film. A CMP slurry composition for polishing a phase change memory device capable of providing a high quality polishing surface by minimizing process defects such as dishing and erosion while achieving a high polishing selectivity for the polishing process and a polishing method using the same To provide.

Claims (28)

초순수, 질소화합물(Nitrogenous compound) 및 산화제를 포함하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물에 있어서, 상기 질소화합물이 지방족 아민(Aliphatic amine), 방향족 아민(Aromatic amine), 암모늄염, 및 암모늄염기로부터 선택되는 한 종 이상을 포함하는　것이며, 상기 산화제가 과-화합물이나 철 또는 철 화합물을 포함하는 것으로서, 연마선택비가 100이상 인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.In a CMP slurry composition for polishing a phase change memory device comprising ultrapure water, a nitrogen compound and an oxidizing agent, the nitrogen compound is selected from aliphatic amine, aromatic amine, ammonium salt, and ammonium base. The CMP slurry composition for polishing a phase change memory device, wherein the oxidant comprises a per-compound, an iron or an iron compound, and the polishing selectivity is 100 or more. 제 1항에 있어서, 상기 상변화 메모리 소자가 금속 합금 또는 칼코겐화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition of claim 1, wherein the phase change memory device comprises a metal alloy or a chalcogenide. 제 2항에 있어서, 상기 상변화 메모리 소자가 InSe, Sb2Te3, GeTe, Ge2Sb2Te5, InSbTe, GaSeTe, SnSb2Te4, InSbGe, AgInSbTe, (GeSn)SbTe, GeSb(SeTe), Te81Ge15Sb2S2에서 선택되는 어느 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The method of claim 2, wherein the phase change memory device comprises InSe, Sb 2 Te 3 , GeTe, Ge 2 Sb 2 Te 5 , InSbTe, GaSeTe, SnSb 2 Te 4 , InSbGe, AgInSbTe, (GeSn) SbTe, GeSb (SeTe) , Te 81 Ge 15 Sb 2 S 2 A phase change memory device polishing CMP slurry composition comprising at least one selected from. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 지방족 아민이 1차 아민(Primary amine), 2차 아민(Secondary amine), 또는 3차 아민(Tertiary amine)인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition of claim 1, wherein the aliphatic amine is a primary amine, a secondary amine, or a tertiary amine. 제 1항에 있어서, 상기 지방족 아민이 2차 아민 또는 3차 아민인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition for polishing a phase change memory device according to claim 1, wherein the aliphatic amine is a secondary amine or a tertiary amine. 제 1항에 있어서, 상기 지방족 아민이 알킬기 또는 알콜기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition for polishing a phase change memory device according to claim 1, wherein the aliphatic amine comprises an alkyl group or an alcohol group. 제 1항에 있어서, 상기 지방족 아민이 알킬기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition of claim 1, wherein the aliphatic amine comprises an alkyl group. 제 1항에 있어서, 상기 지방족 아민이 탄소수 1 내지 7인 치환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition of claim 1, wherein the aliphatic amine comprises a substituent having 1 to 7 carbon atoms. 제 1항에 있어서, 상기 지방족 아민이 헤테로고리화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition for polishing a phase change memory device according to claim 1, wherein the aliphatic amine comprises a heterocyclic compound. 제 10항에 있어서, 상기 헤테로고리화합물이 피페라진을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition of claim 10, wherein the heterocyclic compound comprises piperazine. 제 1항에 있어서, 상기 암모늄염 또는 암모늄염기가 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라프로필암모늄하이드록사이드, 및 이로부터 생성된 염으로부터 선택되는 적어도 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The method of claim 1, wherein the ammonium salt or ammonium salt comprises at least one selected from tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, and salts produced therefrom. Phase change memory device polishing CMP slurry composition. 제 1항에 있어서, 상기 질소화합물은 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.001 내지 5 중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition for polishing a phase change memory device according to claim 1, wherein the nitrogen compound is used in an amount of 0.001 to 5 wt% based on the total slurry composition. 제 1항에 있어서, 상기 산화제의 전기화학적 표준산화환원 전위가 상기 상변화 메모리 소자의 상변화 물질보다 높은 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition of claim 1, wherein the electrochemical standard redox potential of the oxidant is higher than that of the phase change material of the phase change memory device. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 과-화합물이 하나 이상의 퍼옥시기(-O-O-)를 함유한 화합물 또는 가장 높은 산화 상태에 있는 원소를 함유하는 화합물인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition according to claim 1, wherein the per-compound is a compound containing at least one peroxy group (-OO-) or a compound containing an element in the highest oxidation state. . 제 16항에 있어서, 상기 하나 이상의 퍼옥시기(-O-O-)를 함유한 화합물이 과산화수소, 우레아 과산화수소, 퍼카보네이트, 벤조일퍼옥사이드, 퍼아세트산, 디-t-부틸 퍼옥사이드, 모노퍼술페이트(SO5), 디퍼술페이트(S2O8), 및 그로부터 생성된 염으로부터 선택되는 적어도 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.17. The compound of claim 16, wherein the compound containing at least one peroxy group (-OO-) is hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide, percarbonate, benzoyl peroxide, peracetic acid, di-t-butyl peroxide, monopersulfate (SO5) CMP slurry composition for polishing a phase change memory device, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of, dipersulfate (S2O8), and salts produced therefrom. 제 16항에 있어서, 상기 가장 높은 산화 상태에 있는 원소를 함유하는 화합물이 과요오드산, 과브롬산, 과염소산, 과붕산, 퍼망가네이트, 및 그로부터 생성된 염으로부터 선택되는 적어도 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.17. The compound of claim 16, wherein the compound containing the element in the highest oxidation state comprises at least one selected from periodic acid, perbromic acid, perchloric acid, perboric acid, permanganate, and salts produced therefrom. Phase change memory device polishing CMP slurry composition, characterized in that. 제 1항에 있어서, 상기 철 또는 철 화합물이 철 금속 또는 분자 내에 철을 함유하는 화합물인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition for polishing a phase change memory device according to claim 1, wherein the iron or iron compound is a compound containing iron in an iron metal or a molecule. 제 1항에 있어서, 상기 산화제가 과산화수소, 모노퍼술페이트계 화합물, 디퍼술페이트계 화합물, 이온성 철 화합물 또는 철 킬레이트 화합물로부터 선택되는 적어도 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The method of claim 1, wherein the oxidizing agent comprises at least one or more selected from hydrogen peroxide, a monopersulfate compound, a dipersulfate compound, an ionic iron compound or an iron chelate compound. CMP slurry composition for. 제 1항에 있어서, 상기 산화제가 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.01 내지 10 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition of claim 1, wherein the oxidizing agent is included in an amount of 0.01 to 10 wt% based on the total slurry composition. 제 1항에 있어서, 상기 슬러리 조성물의 pH는 2 내지 10인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition of claim 1, wherein the slurry composition has a pH of 2 to 10. 3. 제 1항에 있어서, 상기 CMP 슬러리 조성물이 pH 조절제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.The CMP slurry composition of claim 1, wherein the CMP slurry composition further comprises a pH adjuster. 제 23항에 있어서, 상기 pH 조절제가 질산, 인산, 황산, 염산, pKa 값이 6 이하인 카르복실 그룹을 갖는 유기산으로부터 선택되는 한 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자 연마용 CMP 슬러리 조성물.24. The CMP slurry of claim 23, wherein the pH adjusting agent comprises at least one selected from nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and an organic acid having a carboxyl group having a pKa value of 6 or less. Composition. 상변화 메모리 소자 형성에 있어서, 제 1항 내지 제 3항, 제 5항 내지 제 14항, 및 제 16항 내지 제 24항　중 어느 한 항의 CMP 슬러리 조성물을 이용하는 상변화 메모리 소자의 연마방법.A method for polishing a phase change memory device using the CMP slurry composition of any one of claims 1 to 3, 5 to 14, and 16 to 24 for forming a phase change memory device. 제 25항에 있어서, 하기 단계를 포함하는 상변화 메모리 소자의 연마방법:26. The method of claim 25, comprising the steps of: 　a. 반도체 웨이퍼 위에 절연층 물질(insulating material) 을 형성하는 단계;a. Forming an insulating material over the semiconductor wafer; 　b. 상기 절연층 물질을 평탄화하는 단계;b. Planarizing the insulating layer material; 　c. 상기 절연층 물질에서의 패턴(pattern)을 형성하는 단계;c. Forming a pattern in the insulating layer material; 　d. 상기 절연층 물질에 형성된 패턴에 상변화 물질을 도포하는 단계; 및d. Applying a phase change material to the pattern formed on the insulating layer material; And 　e. 상기 도포된 상변화 물질층에 상기 CMP 슬러리 조성물을 가하여 상기 절연층 물질이 나타날 때까지 연마하는 단계.e. Adding the CMP slurry composition to the applied phase change material layer and polishing until the insulating layer material appears. 제 26항에 있어서, 상기 CMP 슬러리 조성물을 회전하는 연마용 패드에 도포하고, 상기 연마용 패드를 상기 상변화 물질층에 접촉하여 소정의 압력 조건 하에서 마찰하며 상변화 물질층의 일부를 연마하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 연마방법.27. The method of claim 26, wherein applying the CMP slurry composition to a rotating polishing pad, contacting the polishing pad with the phase change material layer and rubbing under a predetermined pressure condition to polish a portion of the phase change material layer. A method of polishing a phase change memory device characterized by the above-mentioned. 제 25항의 연마방법에 의하여 연마된 상변화 메모리 소자.A phase change memory device polished by the polishing method of claim 25.
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