KR20120020556A - 화학적 기계적 연마 공정의 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 상변화 메모리 소자의 형성 방법 - Google Patents
화학적 기계적 연마 공정의 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 상변화 메모리 소자의 형성 방법 Download PDFInfo
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Abstract
상변화 물질이 포함된 연마 대상막의 화학적 기계적 연마 공정에 사용되는 슬러리 조성물이 제공된다. 상기 슬러리 조성물은 연마 입자 및 상기 슬러리 조성물 내에서 농도가 100ppb 내지 300ppb인 비이온성 계면 활성제를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 화학적 기계적 연마 공정에 사용되는 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 반도체 소자의 형성 방법에 관한 것으로, 구체적으로 상변화 물질이 포함된 연마 대상막의 화학적 기계적 연마 공정에 사용되는 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 상변화 메모리 소자의 형성 방법에 관한 것이다.
최근 디지털 카메라, 캠코더, MP3, DMB, 네비게이션, 휴대전화 등의 보급이 급속히 증가됨에 따라 반도체 메모리소자에 대한 수요가 증가하고 있을 뿐만 아니라, 고성능 및 고용량의 반도체 메모리 소자에 대한 요구가 증가되고 있다. 이에 따라, 최근에 기존의 메모리 소자의 단점들을 극복하기 위한 차세대 메모리의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 차세대 메모리로는 상변화 메모리 소자(PRAM), 자기 저항 메모리 소자(MRAM), 강유전체 메모리 소자(FeRAM), 및 고분자 메모리 등이 제안되고 있다. 이들 중에서, 상변화 메모리 소자(Phase-change RAM; PRAM)는 전류나 전압 인가에 따라 발생하는 주울 열(Joule heating)에 의해서 결정질 및 비결정질 간에 가역적인 상변화를 일으킬 수 있는 물질을 이용하여 정보를 기록하는 비휘발성 메모리이다. 상변화 메모리 소자는 고집적도, 고속동작 및 비휘발성 특성 등의 장점들을 가질 수 있다. 따라서 최근 이러한 상변화 메모리 소자의 전기적 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 다양한 연구들이 수행되고 있다.
본 발명의 실시 예들이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 상변화 물질을 포함하는 연마 대상막에 수행되는 화학적 기계적 연마 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 슬러리 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 개념에 의한 실시 예들이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상변화 메모리 소자의 신뢰성 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 상변화 메모리 소자의 형성 방법을 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 상변화 물질을 포함하는 연마 대상막을 화학적 기계적 연마하기 위한 슬러리 조성물이 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러리 조성물은 연마 입자 및 비이온성 계면 활성제를 포함하되, 상기 슬러리 조성물 내에서 상기 비이온성 계면 활성제의 농도가 100ppb 내지 300ppb일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 연마 입자는 세리아, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 망가니아 또는 게르마니아 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 비이온성 계면활성제는 하이드록시기를 포함하는 고분자 물질, 에스테르 결합을 포함하는 고분자 물질, 산아미드 결합을 포함하는 고분자 물질 또는 에테르 결합을 포함하는 고분자 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러리 조성물은 페하지수(pH) 조절제 또는 산화제 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페하지수 조절제는 무기산, 유기산 또는 염기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 산화제는 과산화수소, 모노퍼술페이트계 화합물, 디퍼술페이트계 화합물, 이온성 철 화합물 또는 철 킬레이트 화합물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러리 조성물에 의해 화학적 기계적 연마되는 연마 대상막에 포함된 상기 상변화 물질은 칼코게나이드 화합물을 포함할 수 있다. 상기 칼코게나이드 화합물은 게르마늄-안티몬-텔루륨 화합물(GST)을 포함할 수 있다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 상변화 메모리 소자의 형성 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 메모리 소자의 형성 방법은 기판상에 상변화 물질막을 형성하는 것 및 상기 상변화 물질막에 화학적 기계적 연마 공정을 수행하는 것을 포함하되, 상기 화학적 기계적 연마 공정은 연마 입자 및 비이온성 계면 활성제를 포함하는 슬러리 조성물을 이용하여 수행되고, 상기 슬러리 조성물 내에서 상기 비이온성 계면활성제의 농도가 100ppb ~ 300ppb일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 메모리 소자의 형성 방법은 상기 상변화 물질막을 형성하기 전에, 상기 기판상에 유전막을 형성하는 것 및 상기 유전막내에 개구부를 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 상변화 물질막은 상기 개구부를 갖는 유전막 상에 형성되고, 상기 화학적 기계적 연마 공정이 상기 유전막이 노출될 때까지 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 비이온성 계면활성제는 하이드록시기를 포함하는 고분자 물질, 에스테르 결합을 포함하는 고분자 물질, 산아미드 결합을 포함하는 고분자 물질 또는 에테르 결합을 포함하는 고분자 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 슬러리 조성물은 페하지수(pH) 조절제 또는 산화제 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 페하지수 조절제는 무기산, 유기산 또는 염기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 산화제는 과산화수소, 모노퍼술페이트계 화합물, 디퍼술페이트계 화합물, 이온성 철 화합물 또는 철 킬레이트 화합물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상변화 물질막은 칼코게나이드 화합물을 포함할 수 있다.
상기 칼코게나이드 화합물은 게르마늄-안티몬-텔루륨 화합물(GST)을 포함할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 슬러리 조성물은 연마 입자와, 100ppb 내지 300ppb의 농도를 갖는 비이온성 계면 활성제를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상변화 물질을 포함하는 연마 대상막에 상기 슬러리 조성물을 이용하는 화학적 기계적 연마 공정을 수행하는 동안에 발생할 수 있는 연마 부산물(Residue)이 재흡착되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 연마 대상막의 식각율을 적정 수준으로 조절할 수 있다. 이에 더하여, 상기 슬러리 조성물로 인하여 상기 화학적 기계적 연마 공정의 공정 마진을 향상시킬 수 있다.
이에 더하여, 상기 슬러리 조성물을 이용한 화학적 기계적 연마 공정을 상변화 메모리 소자에 적용함으로써, 우수한 신뢰성 및 우수한 전기적 특성을 갖는 상변화 메모리 소자를 구현할 수 있다.
도1는 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러리 조성물을 이용하는 화학적 기계적 연마 장비를 설명하기 위한 사시도이다.
도2는 도1에서 Ⅰ-Ⅰ'을 따라서 취해진 단면도이다.
도3은 도2의 A영역을 확대한 단면도이다.
도4a내지 도4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 메모리 소자의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도4e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 메모리 소자의 형성 방법에 대한 변형 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도5는 본 발명의 실시 예들에 따른 비이온성 계면활성제의 농도에 따른 디펙의 감소량을 나타내는 그래프이다.
도6는 본 발명의 실시 예들에 따른 비이온성 계면활성제의 농도에 따른 디싱(Dishing)량을 나타내는 그래프이다.
도7는 본 발명의 실시 예들에 따른 비이온성 계면활성제의 농도에 따른 막질의 제거 속도를 나타내는 그래프이다.
도2는 도1에서 Ⅰ-Ⅰ'을 따라서 취해진 단면도이다.
도3은 도2의 A영역을 확대한 단면도이다.
도4a내지 도4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 메모리 소자의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도4e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 메모리 소자의 형성 방법에 대한 변형 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도5는 본 발명의 실시 예들에 따른 비이온성 계면활성제의 농도에 따른 디펙의 감소량을 나타내는 그래프이다.
도6는 본 발명의 실시 예들에 따른 비이온성 계면활성제의 농도에 따른 디싱(Dishing)량을 나타내는 그래프이다.
도7는 본 발명의 실시 예들에 따른 비이온성 계면활성제의 농도에 따른 막질의 제거 속도를 나타내는 그래프이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 어떤 막(또는 층)이 다른 막(또는 층) 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막(또는 층) 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막(또는 층)이 개재될 수도 있다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 구성들의 크기 및 두께 등은 명확성을 위하여 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드 지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 영역, 막들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막(또는 층)을 다른 영역 또는 막(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에의 제1막질로 언급된 막질이 다른 실시 예에서는 제2막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도1는 본 발명의 개념에 의한 일 실시 예에 따른 슬러리 조성물을 이용하는 화학적 기계적 연마 장비을 설명하기 위한 사시도이고, 도2는 도1에서 Ⅰ-Ⅰ'을 따라서 취해진 단면도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 화학적 기계적 연마 공정에 사용되는 연마 장비는 중심축(10) 및 상기 중심축(10)에 장착된 연마 테이블(20)을 포함할 수 있다. 상기 연마 테이블(20) 상에 연마 패드(30)가 장착될 수 있다. 상기 연마 패드(30)는 경질 폴리우레탄이나, 상기 폴리우레탄이 함침 또는 코팅된 부직 폴리에스테르 펠트 재질로 형성될 수 있다. 상기 연마 패드(30)는 표면에 형성된 복수의 포어(Pore)들 및 복수의 돌기들을 포함할 수 있다. 상기 포어들 및 돌기들에 의해서 기계적인 연마가 이루어질 수 있다. 상기 연마 테이블(20) 및 상기 연마 패드(30)는 평면적 관점에서 원판 형태일 수 있다. 평면적 관점에서 상기 연마 테이블(20)이 상기 연마 패드(30)보다 지름이 큰 원판 형태일 수 있다. 상기 중심축(10)이 회전함에 의해서 상기 연마 테이블(20) 및 연마 패드(30)가 회전할 수 있다. 상기 연마 패드(30)의 회전에 의해 기계적 연마 공정이 수행될 수 있다.
상기 연마 장비는 상기 연마 패드(30)의 상부에 위치하는 연마 해드(50)를 더 포함할 수 있다. 상기 연마 해드(50)는 웨이퍼(200)가 부착되는 고정부(52)와, 상기 고정부(52)를 회전시키고 상기 웨이퍼(200)에 압력을 가하는 회전부(54)를 포함할 수 있다. 상기 고정부(52)는 평면적 관점에서 상기 연마 테이블(20) 및 상기 연마 패드(30)보다 지름이 작은 원판 형태일 수 있다.
상기 웨이퍼(200)는 상기 패드(30)와 상기 웨이퍼(200)의 연마면이 마주보도록 상기 고정부(52)에 부착될 수 있다. 상기 연마 해드(50)에 부착된 상기 웨이퍼(200)는 상기 연마 해드(50)에 의해 이동될 수 있다. 또한 상기 연마 해드(50)는 상기 웨이퍼(200)에 일정한 압력을 가하여 상기 웨이퍼(200)와 상기 연마 패드(30)를 밀착시킨 상태에서, 상기 회전부(54)에 의해 상기 연마 해드(50)를 회전시키는 것에 의해서, 상기 웨이퍼(200)에 화학적 기계적 연마 공정을 수행할 수 있다.
상기 연마 장치는 상기 연마 패드(30)의 상부에 장착되는 슬러리 공급부(60)을 더 포함할 수 있다. 상기 슬러리 공급부(60)는 연마에 사용되는 슬러리 조성물을 저장하기 위한 슬러리 저장 용기와 상기 슬러리 조성물이 이송되는 공급 라인 및 상기 공급 라인의 끝에서 상기 슬러리 조성물을 배출하기 위한 노즐을 포함할 수 있다. 상기 노즐은 한 개거나 복수 개일 수 있다. 상기 슬러리 공급부(60)는 상기 연마 패드(30) 상에 슬러리 조성물을 공급할 수 있다. 상기 연마 패드(30)의 회전에 의해서 상기 슬러리 공급부(60)에 의해 상기 연마 패드(30)의 일부분에 공급된 슬러리 조성물이 상기 웨이퍼(200)와 상기 연마 패드(30)가 맞닿아 있는 표면으로 이동될 수 있으며, 상기 슬러리 조성물이 상기 웨이퍼(200)의 연마면과 접촉하여서 상기 웨이퍼(200)에 형성된 연마 대상막과 화학 반응을 일으킬 수 있다.
<
슬러리
조성물>
도3는 도2의 A영역을 확대한 단면도이다.
도3를 참조하면, 상변화 물질을 포함하는 연마 대상막이 형성된 상기 웨이퍼(200)와 상기 연마 패드(30) 사이에 상기 연마 대상막에 화학적 기계적 연마 공정을 수행하기 위해서 슬러리 조성물이 공급될 수 있다.
상기 웨이퍼(200)는 기판(100)상에 배치된 제1 절연막(110) 및 하부 전극(120)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 하부 전극(120)의 상부면을 노출하는 개구부(135)를 포함하고, 상기 제1 절연막(110) 상에 배치되는 제2 절연막(130)을 포함할 수 있다. 상기 제2 절연막(130) 상에 상기 개구부(135)를 채우는 상변화 물질을 포함하는 상기 연마 대상막(141)이 배치될 수 있다.
상기 연마 대상막(141)과 상기 연마 패드(30) 사이에 본 발명의 실시 예들에 따른 슬러리 조성물이 공급될 수 있다.
상기 슬러리 조성물은 연마 입자(44) 및 비이온성 계면활성제(46)를 포함할 수 있다. 상기 슬러리 조성물은 연마 입자(44) 및 비이온성 계면활성제(46)가 초순수(Deionized Water)내에 혼합된 조성물일 수 있다.
상기 연마 입자(44)는 금속 산화물, 고분자 합성 입자 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물은 세리아, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 망가니아 또는 게르마니아 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 고분자 합성 입자는 고분자 중합체 자체로 구성된 연마입자, 금속 산화물을 고분자 중합체로 코팅한 연마입자, 또는 고분자 중합체를 금속 산화물로 코팅한 연마입자 중에서 적어도 하나일 수 있다. 상기 연마 입자(44)는 평균 입자 직경이 1nm ~ 300nm 일 수 있고, 평균 비표면적이 10㎡/g ~ 500 ㎡/g 일 수 있다. 상기 연마 입자(44)는 상기 슬러리 조성물 내에서 0.01~30 wt%로 포함될 수 있다. 상기 연마 입자(44)는 상기 화학적 기계적 연마공정에서 상변화 물질이 포함된 상기 연마 대상막(141)의 표면을 기계적으로 연마할 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제(46)는 친수기 부분과 소수기 부분을 포함할 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제(46)는 하이드록시기를 포함하는 고분자 물질, 에스테르 결합을 포함하는 고분자 물질, 산아미드 결합을 포함하는 고분자 물질 또는 에테르 결합을 포함하는 고분자 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 하이드록시기, 상기 에스테르 결합, 상기 산아미드 결합 및 상기 에테르 결합은 친수기 부분일 수 있다. 예를 들어, 상기 비이온성 계면활성제(46)는 하기 식으로 표현되는 물질일 수 있다. 하기식에서 x 및 y는 0보다 큰 자연수 일 수 있다.
상기 화학적 기계적 연마 공정에서 상기 웨이퍼(200)와 상기 연마 패드(30)사이에 상기 화학적 기계적 연마 공정에 의해 발생한 연마 부산물(Residue)이 상기 슬러리 조성물 내에 떠다닐 수 있다. 이때, 상기 슬러리 조성물 내에 포함된 상기 비이온성 계면활성제(46)는 상기 친수기 부분이 상기 연마 부산물과 반대 방향으로 향하고, 상기 소수기 부분이 상기 연마 부산물의 표면과 접하도록 흡착될 수 있다. 따라서 상기 연마 부산물이 상기 웨이퍼(200) 상에 재흡착되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 비이온성 계면활성제(46)의 소수기 부분이 상기 연마 대상막(141)의 표면에 흡착되어, 상기 연마 대상막(141)에 대한 패시베이션(Passivation) 기능을 할 수 있다. 따라서, 상기 연마 대상막(141)의 표면에 디싱(Dishing)이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제(46)는 100ppb ~ 300ppb의 농도로 상기 슬러리 조성물 내에 포함되는 것이 바람직하다. 상기 슬러리 조성물 내에서 상기 비이온성 계면활성제(46)의 농도에 따라, 상기 화학적 기계적 연마 공정에서 발생하는 디펙(Defect)의 수와 디싱량(Dishing)이 변화할 수 있다. 상기 슬러리 조성물 내에 포함된 상기 비이온성 계면활성제(46)의 농도가 100ppb 미만일 경우, 화학적 기계적 연마 공정에서 상기 웨이퍼(200) 상에 디펙들이 증가될 수 있다. 상기 슬러리 조성물 내에 포함된 상기 비이온성 계면활성제(46)의 농도가 300ppb 초과일 경우, 상기 연마 대상막(141)의 제거 속도가 저하될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 슬러리 조성물의 특성을 확인하기 위한 실험들을 수행하였다. 실험을 위하여 하기 표1과 같이 슬러리 조성물들인 시료1 내지 시료5를 준비하였다. 시료1내지 시료5의 각각은 0.5 중량%의 콜로이드 실리카(SiO2), 과산화수소(H2O2 30%) 35㎖/ℓ및 질산 0.05㎖/ℓ및 초순수(Deionize water)를 포함하였다. 여기서, 콜로이드 실리카(SiO2)는 연마 입자이고, 과산화수소(H2O2 30%)는 산화제이며, 질산은 폐하지수(pH) 조절제이다.
시료1은 비이온성 계면활성제가 포함되지 않은 슬러리 조성물이고, 시료2는 비이온성 계면활성제를 50ppb의 농도로 포함하는 슬러리 조성물이다. 상기 시료1 및 시료2는 본 발명의 실시 예들에 따른 슬러리 조성물들의 특성을 비교하기 위한 비교 예들에 해당할 수 있다. 상기 시료3은 비이온성 계면활성제를 100ppb의 농도로 포함하는 슬러리 조성물이고, 상기 시료4는 비이온성 계면활성제를 200ppb의 농도로 포함하는 슬러리 조성물이며, 상기 시료5는 비이온성 계면활성제를 300ppb의 농도로 포함하는 슬러리 조성물이다. 상기 시료3 내지 시료5는 본 발명의 실시 예들에 따른 슬러리 조성물들로써 본 발명의 실시 예들에 따른 슬러리 조성물의 특성을 설명하기 위한 실시 예들이다.
| 실리카(중량%) | 비이온성 계면활성제(ppb) | 과산화수소(㎖/ℓ) | 질산(㎖/ℓ) | |
| 시료1 | 0.5 | 0 | 35 | 0.05 |
| 시료2 | 0.5 | 50 | 35 | 0.05 |
| 시료3 | 0.5 | 100 | 35 | 0.05 |
| 시료4 | 0.5 | 200 | 35 | 0.05 |
| 시료5 | 0.5 | 300 | 35 | 0.05 |
상기 슬러리 조성물을 이용하여 다음의 연마 조건에 따라 상변화 물질이 포함된 연마 대상막에 대하여 화학적 기계적 연마 공정을 수행하였다. 평가에 사용된 연마 대상막은 게르마늄(Ge; Germanium), 안티몬(Sb; Antimony), 텔루르(Te; Tellurium)의 조성비가 2:2:5로 구성된 Ge2Sb2Te5(GST) 막질을 사용하였다. 연마 장비로는 에바라(EBARA)의 F-REX200 장비를 사용하였으며, 연마 압력이 216hPa, 연마 해드의 회전 속도는 100RPM, 연마 테이블의 회전 속도는 80RPM으로 하여 수행되었다.
| 감소된 디펙의 수 | 디싱량(Å) | 막질 제거 속도(Å/min) | |
| 시료1 | 0 | 170 | 5000 |
| 시료2 | 20000 | 160 | 4807 |
| 시료3 | 143000 | 40 | 2284 |
| 시료4 | 149800 | 20 | 1393 |
| 시료5 | 149850 | 0 | 326 |
표2는 화학적 기계적 연마 공정에 의해서 발행하는 디펙들의 수가 비이온성 계면활성제의 농도에 따라 감소된 정도, 비이온성 계면활성제의 농도에 따라 상기 연마 대상막에 형성되는 디싱(Dishing)의 정도 및 비이온성 계면활성제의 농도에 따른 연막 대상막의 제거 속도의 변화에 대한 결과들을 나타낸 것이다. 도5는 상기 표2에서 설명된 비이온성 계면활성제의 농도에 따른 감소된 디펙의 수를 나타내는 그래프이고, 도6는 표2에 설명된 비이온성 계면활성제의 농도에 따른 디싱(Dishing)량을 나타내는 그래프이며, 도7는 표2에 설명된 비이온성 계면활성제의 농도에 따른 연마 대상막의 제거 속도를 나타내는 그래프이다.
표2 및 도5에 나타난 것처럼, 비이온성 계면활성제가 슬러리 조성물 내에 100ppb미만으로 포함된 시료1 및 시료2와 달리, 비이온성 계면활성제가 슬러리 조성물 내에 100ppb이상 포함된 시료3 내지 시료5은 디펙의 수가 100000개 이상 급격히 감소하였다. 따라서 화학적 기계적 연마 공정에서 비이온성 계면 활성제가 100ppb 미만으로 포함된 슬러리 조성물이 사용된다면, 웨이퍼 상에 발생되는 디펙의 수가 증가할 수 있다.
표2 및 도6에 나타난 것처럼, 비이온성 계면활성제가 슬러리 조성물 내에 100ppb미만으로 포함된 시료1 및 시료2는 100Å이상의 디싱(Dishing) 현상을 보였으나, 비이온성 계면활성제가 슬러리 조성물 내에 100ppb이상 포함된 시료3 내지 시료5에서는 디싱(Dishing) 현상이 100Å미만으로 나타났다. 따라서 화학적 기계적 연마 공정에서 비이온성 계면 활성제가 100ppb 이상으로 포함된 슬러리 조성물이 사용된다면, 연마 대상막에 발생하는 디싱량을 감소시킬 수 있다.
표2 및 도7에 나타난 것처럼, 비이온성 계면활성제가 슬러리 조성물 내에 300ppb의 농도로 포함된 시료5는 막질 제거 속도가 326 Å/min이었다. 따라서 비이온성 계면활성제가 슬러리 조성물 내에 300ppb 초과하여 포함되는 경우, 막질 제거 속도가 급격히 감소하여 연마 대상막을 제거하기 위한 슬러리 조성물로 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 비이온성 계면활성제가 슬러리 조성물 내에 300ppb 미만의 농도로로 포함되는 경우, 화학적 기계적 연마 공정의 공정 마진을 향상시킬 수 있는 적정 수준의 막질 제거 속도를 가질 수 있다.
상기 실험 결과들에 의하면, 결과적으로 상기 비이온성 계면활성제(46)가 100ppb 내지 300ppb의 농도로 포함된 슬러리 조성물을 이용하여 상기 연마 대상막(141)에 화학적 기계적 연마 공정을 수행함으로써, 상기 웨이퍼(200) 상에 디펙의 발생을 최소화하고, 상기 화학적 기계적 연마 공정의 공정 마진을 향상시킬 수 있다.
상기 슬러리 조성물은 페하지수(pH) 조절제 또는 산화제 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 페하지수(pH) 조절제는 무기산, 유기산 또는 염기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 페하지수(pH) 조절제는 황산, 염산, 질산, 인산 등의 무기산, 아세트산, 시트르산 등의 유기산 또는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 유기 암모늄염 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 페하지수(pH) 조절제는 상기 슬러리 조성물 내에 0.01~0.1㎖/ℓ로 포함될 수 있다. 상기 페하지수(pH) 조절제는 적정한 페하지수(pH) 조절을 통하여 슬러리 안정성(Stability)를 향상시킬 뿐만 아니라 연마 공정이 수행되는 상기 연마 대상막(141)의 표면을 화학적 연마할 수 있다.
상기 산화제는 상기 연마 대상막(141)에 포함된 상변화 물질보다 표준 산화환원 전위가 높은 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 산화제는 과산화수소, 모노퍼술페이트계 화합물, 디퍼술페이트계 화합물, 이온성 철 화합물 및 철 킬레이트 화합물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 산화제는 상기 슬러리 조성물 내에 1 ~ 100㎖/ℓ로 포함될 수 있다. 상기 산화제는 상기 연마 대상막(141)의 표면을 산화물 또는 이온으로 산화시켜서 상기 연마 대상막(141)의 표면을 용이하게 제거하고 고르게 연마할 수 있도록 할 수 있다. 따라서 상기 화학적 기계적 연마 공정 후에 형성되는 연마 대상막(141)의 표면의 거칠기를 좋게 할 수 있다.
본 발명에 실시 예들에 따른 슬러리 조성물은 상기 상변화 물질을 포함하는 연마 대상막(141)을 화학적 기계적 연마할 수 있다. 상기 상변화 물질은 칼코게나이드 화합물을 포함할 수 있다. 상기 칼코게나이드 화합물은 칼코게나이드계 원소인 텔루륨(Te) 또는 셀레륨(Se) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 칼코게나이드 화합물은 닉토게나이드(pnictogenide)계 원소인 안티몬(Sb), 게르마늄(Ge), 비스무트(Bi), 납(Pb), 주석(Sn), 은(Ag), 비소(As), 황(S), 실리콘(Si), 인(P), 산소(O) 또는 질소(N) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 상변화 물질막(130)은 인듐-셀레늄 화합물, 안티몬-텔루륨 화합물, 게르마늄-텔루륨 화합물, 게르마늄-안티몬-텔루륨 화합물, 인듐-안티몬-텔루륨 화합물, 갈륨-셀레늄-텔루륨 화합물, 주석-안티몬-텔루륨 화합물, 인듐-안티몬-게르마늄 화합물, 은-인듐-안티몬-텔루륨 화합물, 게르마늄-주석-안티몬-텔루륨 화합물, 텔루륨-게르마늄-안티몬-황 화합물, 비소-안티몬-텔루륨 화합물 또는 비소-게르마늄-안티몬-텔루륨 화합물 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다.
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상변화
메모리 소자의 형성방법>
도4a내지 도4d는 본 발명의 개념에 의한 일 실시 예에 따른 상변화 메모리 소자의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도4a를 참조하면, 기판(100)상에 제1 절연막(110)이 형성될 수 있다. 상기 기판(100)은 다이오드 또는 트랜지스터 등과 같은 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 절연막(110)은 화학 기상 증착 공정(Chemical Vapor Deposition Process)에 의해 수행될 수 있다. 상기 제1 절연막(110)은 산화막, 질화막 및 산화질화막으로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 절연막(110)을 패터닝하여 제1 개구부(112)를 형성할 수 있다. 상기 제1 개구부(112)를 형성하는 것은 상기 제1 절연막(110) 상에 마스크 패턴을 형성하는 것 및 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여서 상기 제1 절연막(110)을 식각하는 것을 포함할 수 있다. 상기 기판(100)에 스위치 소자가 포함된 경우, 상기 제1 개구부(112)는 상기 스위치 소자의 일단자를 노출할 수 있다.
상기 제1 개구부(112)를 채우는 하부 전극막을 기판(100) 전면 상에 형성하고 상기 하부 전극막을 상기 제1 절연막(110)이 노출될 때까지 평탄화하여 하부 전극(120)을 형성할 수 있다. 상기 하부 전극(120)은 상기 제1 개구부(112)에 의해 노출된 상기 기판(100)의 일부와 접할 수 있다. 상기 기판(100)에 스위치 소자가 포함된 경우, 상기 하부 전극(120)은 상기 스위칭 소자와 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 하부 전극(120)은 도전성 질화물로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 하부 전극(120)은 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 바나듐 질화물(vanadium nitride), 니오븀 질화물, 탄탈늄 질화물, 텅스텐 질화물, 몰리브덴 질화물, 티타늄-알루미늄 질화물, 티타늄-실리콘 질화물, 티타늄-탄소 질화물, 탄탈늄-탄소 질화물, 탄탈늄-실리콘 질화물, 티타늄-보론 질화물, 지르코늄-실리콘 질화물, 텅스텐-실리콘 질화물, 텅스텐-보론 질화물, 지르코늄-알루미늄 질화물, 몰리브덴-실리콘 질화물, 몰리브덴-알루미늄 질화물, 탄탈늄-알루미늄 질화물, 티타늄 산화질화물, 티타늄-알루미늄 산화질화물, 텅스텐 산화질화물 또는 탄탈늄 산화질화물 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 하부 전극(120) 및 상기 제1 절연막(110)상에 제2 절연막(130)을 형성할 수 있다. 상기 제2 절연막(130)은 화학 기상 증착 공정(Chemical Vapor Deposition Process)에 의해 수행될 수 있다. 상기 제2 절연막(130)은 산화막, 질화막 또는 산화 질화막 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 절연막(110) 및 제2 절연막(130)은 동일한 물질일 수 있다.
상기 제2 절연막(130)을 패터닝하여 제2 개구부(135)를 형성할 수 있다. 상기 개구부(135)는 상기 하부 전극(120)의 상부면을 노출할 수 있다. 상기 개구부(130)의 바닥면은 상기 하부 전극(120)의 상부면보다 더 넓게 형성될 수 있다. 상기 제2 개구부(135)를 형성하는 것은 상기 제2 절연막(130)상에 마스크 패턴을 형성하는 것 및 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여서 상기 제2 절연막(130)을 식각하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제2 절연막(130)을 식각하는 것은 건식 식각 공정에 의해 수행될 수 있다.
도4b를 참조하면, 상기 기판(100) 전면 상에 상변화 물질막(140)이 형성될 수 있다. 상기 상변화 물질막(140)은 서로 다른 비저항을 갖는 상태들로 변환이 가능한 상변화 물질을 포함할 수 있다. 상기 상변화 물질막(140)은 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물을 포함할 수 있다. 상기 칼코게나이드 화합물은 칼코게나이드계 원소인 텔루륨(Te) 또는 셀레륨(Se) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 칼코게나이드 화합물은 닉토게나이드(pnictogenide)계 원소인 안티몬(Sb), 게르마늄(Ge), 비스무트(Bi), 납(Pb), 주석(Sn), 은(Ag), 비소(As), 황(S), 실리콘(Si), 인(P), 산소(O) 또는 질소(N) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 상변화 물질막(130)은 인듐-셀레늄 화합물, 안티몬-텔루륨 화합물, 게르마늄-텔루륨 화합물, 게르마늄-안티몬-텔루륨 화합물, 인듐-안티몬-텔루륨 화합물, 갈륨-셀레늄-텔루륨 화합물, 주석-안티몬-텔루륨 화합물, 인듐-안티몬-게르마늄 화합물, 은-인듐-안티몬-텔루륨 화합물, 게르마늄-주석-안티몬-텔루륨 화합물, 텔루륨-게르마늄-안티몬-황 화합물, 비소-안티몬-텔루륨 화합물 또는 비소-게르마늄-안티몬-텔루륨 화합물 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 상변화 물질막(140)은 물리 기상 증착 공정 또는 화학 기상 증착 공정으로 형성될 수 있다.
도4c를 참조하면, 상기 상변화 물질막(140)에 본 발명의 개념에 따른 슬러리 조성물을 이용하는 화학적 기계적 연마 공정을 수행하여 상변화 패턴(145)을 형성할 수 있다.
상기 화학적 기계적 연마 공정은 연마 압력이 200~250hPa이고, 연마 해드의 RPM (Revolution Per Minute)이 50~150rpm이고, 연마 테이블의 RPM이 50~100rmp인 공정 조건에 의해 수행될 수 있다.
상기 화학적 기계적 연마 공정에 사용되는 슬러리 조성물은 초순수 내에 연마 입자 및 비활성 계면활성제가 혼합된 조성물일 수 있다. 상기 연마 입자는 금속 산화물, 고분자 합성 입자 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물은 세리아, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 망가니아 및 게르마니아로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 상기 고분자 합성 입자는 고분자 중합체 자체로 구성된 연마입자, 금속 산화물을 고분자 중합체로 코팅한 연마입자, 또는 고분자 중합체를 금속 산화물로 코팅한 연마입자로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 상기 연마 입자는 평균 입자 직경이 1nm ~ 300nm 일 수 있고, 평균 비표면적이 10㎡/g ~ 500 ㎡/g 일 수 있다. 상기 연마 입자는 상기 슬러리 조성물 내에서 0.01~30 wt%로 포함될 수 있다. 상기 연마 입자는 상기 상변화 물질막(140)의 표면을 기계적으로 연마할 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제는 친수기 부분과 소수기 부분을 포함할 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제는 친수기 부분으로 하이드록시기를 작용기로 포함하는 고분자 물질, 에스테르 결합을 포함하는 고분자 물질, 산아미드 결합을 포함하는 고분자 물질 또는 에테르 결합을 포함하는 고분자 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 비이온성 계면활성제는 하기 식으로 표현되는 물질일 수 있다. 하기 식에서 x 및 y는 0보다 큰 자연수 일 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제는 상기 슬러리 조성물 내에서 100 ~ 300ppb의 농도로 함유될 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제의 농도에 따라, 상기 화학적 기계적 연마 공정에서 발생하는 디펙(Defect)의 수와 디싱량(Dishing)이 변화할 수 있다. 상기 슬러리 조성물 내에 포함된 상기 비이온성 계면활성제의 농도가 100ppb 미만일 경우, 상기 화학적 기계적 연마 공정 중에 발생하는 연마 부산물(Residue)이 상기 상변화 물질막(140)상에 재흡착되어 상변화 메모리 소자의 불량을 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 비이온성 계면 활성제의 농도가 100ppb미만일 경우, 상기 화학적 기계적 연마 공정에 의해 형성되는 상기 상변화 패턴(145)에 디싱량이 증가되어, 상기 상변화 메모리 소자에 디싱에 의한 불량 발생이 증가될 수 있다. 이와 달리, 상기 슬러리 조성물 내에 포함된 상기 비이온성 계면활성제의 농도가 300ppb 초과일 경우, 상기 상변화 물질막(140)의 제거 속도가 저하되어, 상기 상변화 패턴(145)이 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 비이온성 계면활성제가 상기 슬러리 조성물 내에 100ppb 내지 300ppb의 농도로 함유될 때, 상기 화학적 기계적 연마 공정에서 디펙 및 디싱에 의한 불량 발생을 최소화하고, 상기 화학적 기계적 연마 공정의 공정 마진을 향상시킬 수 있다.
상기 슬러리 조성물은 페하지수(pH) 조절제 또는 산화제로 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 페하지수(pH) 조절제는 무기산, 유기산 또는 염기로 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 페하지수(pH) 조절제는 황산, 염산, 질산, 인산 등의 무기산, 아세트산, 시트르산 등의 유기산 및 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 유기 암모늄염 등의 염기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 페하지수(pH) 조절제는 상기 슬러리 조성물 내에 0.01~0.1㎖/l로 포함될 수 있다. 상기 페하지수(pH) 조절제는 적정한 페하지수(pH) 조절을 통하여 슬러리 안정성(Stability)를 향상시킬 뿐만 아니라 상기 상변화 물질막(140)의 표면을 화학적 연마할 수 있다.
상기 산화제는 상기 상변화 물질막(140)보다 표준 산화 환원 전위가 높은 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 산화제는 과산화수소, 모노퍼술페이트계 화합물, 디퍼술페이트계 화합물, 이온성 철 화합물 또는 철 킬레이트 화합물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 산화제는 상기 슬러리 조성물 내에 1 ~ 100㎖/ℓ로 포함될 수 있다. 상기 산화제는 상기 상변화 물질막(140)의 표면을 산화물 또는 이온으로 산화시켜서 상기 상변화 물질막(140)의 표면을 용이하게 제거하고 고르게 연마할 수 있도록 할 수 있다. 따라서 상기 화학적 기계적 연마 공정 후에 형성되는 상기 상변화 패턴(145)의 표면의 거칠기를 좋게 할 수 있다.
도4d를 참조하면, 상기 상변화 패턴(145) 상에 상부 전극(150)을 형성할 수 있다. 상기 상부 전극(150)은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 전극(150)은 티타늄-질소 화합물(TiN), 탄탈륨-질소 화합물(TaN), 몰리브데넘-질소 화합물(MoN), 니오븀-질소 화합물(NbN), 실리콘-티타늄-질소 화합물(TiSiN), 알루미늄-티타늄-질소 화합물(TiAlN), 보론-티타늄-질소 화합물(TiBN), 실리콘-지르코늄-질소 화합물(ZrSiN), 실리콘-텅스텐-질소 화합물(WSiN), 보론-텅스텐-질소 화합물(WBN), 알루미늄-지르코늄-질소 화합물(ZrAlN), 실리콘-몰리브데넘--질소 화합물(MoSiN), 알루미늄-몰리브데넘-질소 화합물 (MoAlN), 실리콘-탄탈륨-질소 화합물(TaSiN), 알루미늄-탄탈륨-질소 화합물(TaAlN), 티타늄-산소-질소 화합물(TiON), 알루미늄-티타늄-산소-질소 화합물(TiAlON), 텅스텐-산소-질소 화합물(WON), 탄탈륨-산소-질소 화합물(TaON), 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨, 티타늄 실리사이드, 탄탈륨 실리사이드, 그라파이트(graphite), 또는 이들의 조합의 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상변화 패턴(145)과 상기 상부 전극(150) 사이에 배리어막이 더 형성될 수 있다. 상기 배리어막은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰디브데넘(Mo), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 니오븀(Nb) 또는 바나듐(V) 중에서 적어도 하나와, 질소(N), 탄소(C), 알루미늄(Al), 붕소(B), 인(P), 산소(O) 또는 실리콘(Si) 중의 적어도 하나를 포함하는 물질 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들면, 상기 배리어막은 티타늄-질소 화합물(TiN), 티타늄-텅스텐 화합물(TiW), 티타늄-탄소-질소 화합물(TiCN), 티타늄-알루미늄-질소 화합물(TiAlN), 티타늄-실리콘-탄소 화합물(TiSiC), 탄탈늄-질소 화합물(TaN), 탄탈늄-실리콘-질소 화합물(TaSiN), 텅스텐-질소 화합물(WN), 몰디브데넘-질소 화합물(MoN) 또는 탄소-질소 화합물(CN) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상변화 메모리 소자의 하부 전극은 상술된 것과 다른 방법으로 형성될 수 있다. 이하, 상변화 메모리 소자의 하부 전극의 형성 방법에 대해서 설명한다. 도4e는 상변화 메모리 소자의 하부전극 형성 방법에 대한 변형 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도4e를 참조하면, 기판(100)상에 절연막(114)을 형성할 수 있다. 상기 기판(100)은 다이오드 또는 트랜지스터등과 같은 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 상기 절연막(114)은 화학 기상 증착 공정(Chemical Vapor Deposition Process)에 의해 형성될 수 있다. 상기 절연막(114)은 산화막, 질화막 또는 산화 질화막 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 절연막(114)을 패터닝하여 개구부(116)를 형성할 수 있다. 상기 개구부(116)를 형성하는 것은 상기 절연막(114) 상에 마스크 패턴을 형성하는 것 및 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여서 상기 절연막(114)을 식각하는 것을 포함할 수 있다. 상기 절연막(114)을 식각하는 것은 건식 식각 공정에 의해 수행될 수 있다. 상기 개구부(116)는 상기 기판(100)의 일부를 노출할 수 있다. 상기 기판(100)에 스위치 소자가 포함된 경우, 상기 개구부(116)는 상기 스위치 소자의 일부분을 노출할 수 있다.
상기 개구부(116)의 하부 영역을 채우는 하부 전극(124)을 형성할 수 있다. 상기 하부 전극(124)을 형성하는 것은 하부 전극막을 기판(100) 전면 상에 형성하는 것, 상기 하부 전극막을 상기 절연막(114)이 노출될 때까지 평탄화하는 것, 및 상기 평탄화된 하부 전극막을 상기 절연막(114)의 상부 면보다 낮게 리세스(recess)하여 상기 하부 전극(124)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 따라서 상기 하부 전극(124)의 상부면은 상기 절연막(114)의 상부 면보다 낮게 형성될 수 있다. 상기 하부 전극(124)은 상기 개구부(116)에 의해 노출된 상기 기판(100)의 일부와 접할 수 있다. 상기 기판(100)에 스위치 소자가 포함된 경우 상기 하부 전극(124)은 상기 스위칭 소자의 일단자와 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 하부 전극(124)은 도전성 질화물로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 하부 전극(130)은 티타늄-질소 화합물, 하프늄-질소 화합물, 바나듐-질소 화합물(vanadium nitride), 니오븀-질소 화합물, 탄탈늄-질소 화합물, 텅스텐-질소 화합물, 몰리브데넘-질소 화합물, 티타늄-알루미늄-질소 화합물, 티타늄-실리콘-질소 화합물, 티타늄-탄소-질소 화합물, 탄탈늄-탄소 -질소 화합물, 탄탈늄-실리콘-질소 화합물, 티타늄-보론-질소 화합물, 지르코늄-실리콘 질화물, 텅스텐-실리콘 질화물, 텅스텐-보론-질소 화합물, 지르코늄-알루미늄-질소 화합물, 몰리브덴-실리콘-질소 화합물, 몰리브덴-알루미늄-질소 화합물, 탄탈늄-알루미늄-질소 화합물, 티타늄-산소-질소 화합물, 티타늄-알루미늄-산소-질소 화합물, 텅스텐-산소-질소 화합물 또는 탄탈늄-산소-질소 화합물 등에서 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 하부 전극(124)을 형성하기 전에 상기 개구부(116)의 측벽을 덮는 스페이서를 더 형성할 수 있다. 상기 스페이서는 산화막, 질화막 또는 산화 질화막 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 스페이서의 상부면은 상기 하부전극(124)의 상부면과 동일한 레벨로 형성될 수 있다.
이후, 상기 하부 전극에 형성된 상기 개구부(116) 내에 상변화 패턴을 형성하는 것은 도4b 내지 도4d를 참조하여 설명한 것과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수도 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판 110: 제1 절연막
120: 하부 전극 130: 제2 절연막
141: 연마 대상막 30: 연마 패드
44: 연마 입자 46: 비이온성 계면 활성제
120: 하부 전극 130: 제2 절연막
141: 연마 대상막 30: 연마 패드
44: 연마 입자 46: 비이온성 계면 활성제
Claims (10)
- 상변화 물질을 포함하는 연마 대상막을 화학적 기계적 연마하기 위한 슬러리 조성물에 있어서,
연마 입자; 및
비이온성 계면 활성제를 포함하되, 상기 슬러리 조성물 내에서 상기 비이온성 계면 활성제의 농도가 100ppb 내지 300ppb 인 슬리러 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 비이온성 계면활성제는 하이드록시기를 포함하는 고분자 물질, 에스테르 결합을 포함하는 고분자 물질, 산아미드 결합을 포함하는 고분자 물질 또는 에테르 결합을 포함하는 고분자 물질 중에서 적어도 하나를 포함하는 슬리러 조성물. - 제1항에 있어서,
페하지수(pH) 조절제 또는 산화제 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 슬리러 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 상변화 물질은 칼코게나이드 화합물을 포함하는 슬러리 조성물. - 제4항에 있어서,
상기 칼코게나이드 화합물은 게르마늄-안티몬-텔루륨 화합물(GST)을 포함하는 슬러리 조성물. - 기판상에 상변화 물질막을 형성하는 것; 및
상기 상변화 물질막에 화학적 기계적 연마 공정을 수행하는 것을 포함하되, 상기 화학적 기계적 연마 공정은 연마 입자 및 비이온성 계면 활성제를 포함하는 슬러리 조성물을 이용하여 수행되고, 상기 슬러리 조성물 내에서 상기 비이온성 계면활성제의 농도가 100~300ppb인 상변화 메모리 소자의 형성 방법. - 제6항에 있어서,
상기 상변화 물질막을 형성하기 전에,
상기 기판상에 유전막을 형성하는 것; 및
상기 유전막 내에 개구부를 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 상변화 물질막은 상기 개구부를 갖는 유전막 상에 형성되고, 상기 화학적 기계적 연마 공정이 상기 유전막이 노출될 때까지 수행되는 상변화 메모리 소자의 형성 방법. - 제6항이 있어서,
상기 비이온성 계면활성제는 하이드록시기를 포함하는 고분자 물질, 에스테르 결합을 포함하는 고분자 물질, 산아미드 결합을 포함하는 고분자 물질 또는 에테르 결합을 포함하는 고분자 물질 중에서 적어도 하나를 포함하는 상변화 메모리 소자의 형성 방법. - 제6항에 있어서,
상기 상변화 물질막은 칼코게나이드 화합물을 포함하는 상변화 메모리 소자의 형성 방법. - 제9항에 있어서,
상기 상변화 물질막은 칼코게나이드 화합물을 포함하는 상변화 메모리 소자의 형성 방법.
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