KR20100101379A - 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법, 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자 제조 방법 - Google Patents

상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법, 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100101379A
KR20100101379A KR1020090019846A KR20090019846A KR20100101379A KR 20100101379 A KR20100101379 A KR 20100101379A KR 1020090019846 A KR1020090019846 A KR 1020090019846A KR 20090019846 A KR20090019846 A KR 20090019846A KR 20100101379 A KR20100101379 A KR 20100101379A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase change
change material
chemical mechanical
slurry
polishing
Prior art date
Application number
KR1020090019846A
Other languages
English (en)
Inventor
박준상
민충기
김동근
전열
황창선
김태은
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020090019846A priority Critical patent/KR20100101379A/ko
Priority to US12/591,006 priority patent/US8133756B2/en
Publication of KR20100101379A publication Critical patent/KR20100101379A/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/015Temperature control
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/011Manufacture or treatment of multistable switching devices
    • H10N70/061Shaping switching materials
    • H10N70/066Shaping switching materials by filling of openings, e.g. damascene method
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20Multistable switching devices, e.g. memristors
    • H10N70/231Multistable switching devices, e.g. memristors based on solid-state phase change, e.g. between amorphous and crystalline phases, Ovshinsky effect
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/821Device geometry
    • H10N70/826Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881Switching materials
    • H10N70/882Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H10N70/8828Tellurides, e.g. GeSbTe
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881Switching materials
    • H10N70/884Switching materials based on at least one element of group IIIA, IVA or VA, e.g. elemental or compound semiconductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 상변화 물질을 화학 기계적 연마하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 반도체 웨이퍼의 활성면 상에 상변화 물질을 형성하는 단계; 상기 상변화 물질을 슬러리와 연마 패드로 화학 기계적 연마하는 단계; 및 상기 상변화 물질을 화학 기계적 연마하는 동안, 상기 상변화 물질과 상기 연마 패드의 접촉 영역의 온도를 소정의 범위 내로 조절하여, 상기 상변화 물질의 조성 변화를 억제하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 상변화 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법을 포함할 수 있다.
상변화 물질, PRAM, 화학 기계적 연마, 온도 조절, 조성 변화

Description

상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법, 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자 제조 방법{Method of chemical mechanical polishing phase-change materials and method of fabricating Phase-change Random Access Memory using the same method}
본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 상변화 물질을 화학 기계적 연마하는 방법 및 이를 이용하여 상변화 메모리 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근, DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 및 플래시 메모리의 단점을 극복하고, 이들의 장점만을 융합한 차세대 메모리의 개발이 진행되어 오고 있다. 차세대 메모리 중 하나인 상변화 메모리(Phase-change Random Access Memory; PRAM) 소자는 간단한 구조와 고집적 가능성으로 인해 NOR 플래시 메모리를 대체할 수 있는 비휘발성 메모리로 각광받고 있다.
상변화 메모리(PRAM) 소자는 물질의 결정 상태(낮은 전기 저항)와 비정질 상태(높은 전기 저항) 사이의 저항 차를 이용하여 데이터를 저장한다. 이러한 상변 화 메모리 소자를 제조함에 있어서, 비정질(amorphous) 상태와 결정(crystal) 상태 간의 가역적인 변화가 가능한 상변화 물질(phase-change materials)이 사용된다.
그러나 상변화 물질은 다른 금속에 비해 연성이며, 물과 같은 물질에 높은 반응성을 갖는다는 특성을 갖는다. 이러한 상변화 물질의 연성 특성 및 반응성 특성으로 인해, 기존 패터닝 기술을 이용하여 상변화 물질로 미세 전극을 형성하기 어렵다. 또한 상변화 물질 전극 사이의 거리가 가까워서 오작동하는 현상이 발생하여 사용에 어려움이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 상변화 물질을 다마신 화학 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing)하는 방법이 제안되었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상변화 물질을 화학 기계적 연마하는 방법을 제공하여 상변화 물질로 이루어진 미세 전극을 달성하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상변화 물질의 화학 기계적 연마 동안 발생되는 상변화 물질의 조성 변화를 최소화한 상변화 물질의 미세 전극을 달성하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상변화 물질의 화학 기계적 연마 동안 발생되는 상변화 물질의 조성 변화를 최소화하여 저전력 PRAM을 달성하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상기 상변화 물질을 화학 기계적 연마하는 방법에 사용되는 화학 기계적 연마 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 물질을 화학 기계적 연마하는 방법은, 반도체 웨이퍼의 활성면 상에 상변화 물질을 형성하는 단계, 상기 상변화 물질을 슬러리와 연마 패드로 화학 기계적 연마하는 단계, 및 상기 상변화 물질을 화학 기계적 연마하는 동안, 상기 상변화 물질과 상기 연마 패드의 접촉 영역의 온도를 소정의 범위 내로 조절하여, 상기 상변화 물질의 조성 변화를 억제하는 단계를 포함한다.
상기 화학 기계적 연마 방법의 일 예에 따르면, 상기 소정의 범위는 10 내지 30℃일 수 있다. 또한, 상기 슬러리를 냉각시켜 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 슬러리는 5 내지 20℃의 온도로 냉각되어 공급될 수 있다.
상기 화학 기계적 연마 방법의 다른 예에 따르면, 상기 접촉 영역의 온도를 소정의 범위 내로 조절하기 위해, 단열 소재로 만들어진 외장 및 내부를 냉각시키기 위한 냉각장치를 포함하는 연마 챔버에서 상기 화학 기계적 연마하는 단계가 수행되어, 상기 냉각장치를 이용하여 상기 연마 패드의 온도를 낮출 수 있으며, 그에 따라 상기 접촉 영역의 온도를 낮출 수 있다. 또한, 상기 접촉 영역의 온도를 소정의 범위 내로 조절하기 위해, 냉각 가스를 상기 연마 패드를 향해 방출하는 패드 컨디셔너(pad conditioner)를 포함하는 화학 기계적 연마 장치에 의해 상기 화학 기계적 연마하는 단계가 수행될 수 있으며, 상기 냉각 가스로 상기 연마 패드의 온도를 낮출 수 있으며, 그에 따라 상기 접촉 영역의 온도를 낮출 수 있다. 이 때, 상기 슬러리는 상기 반도체 웨이퍼를 고정하는 연마 헤드의 외주에 위치하는 슬러리 공급부로부터 상기 접촉 영역으로 공급되어, 상기 냉각장치 또는 상기 냉각 가스에 의해 상기 슬러리가 과냉각되어 응집하지 않도록 할 수 있다.
상기 화학 기계적 연마 방법의 또 다른 예에 따르면, 상기 반도체 웨이퍼는 상기 반도체 웨이퍼의 활성면과 대향하는 반대면에 접촉된 히트 싱크와 함께 연마 헤드에 고정되어, 상기 접촉 영역에서 발생되는 온도를 상기 히트 싱크가 흡수할 수 있다. 또한, 상기 반도체 웨이퍼의 반대면과 상기 히트 싱크 사이에 열전달 매 개 물질이 도포되어, 상기 반도체 웨이퍼와 상기 히트 싱크 간의 열전달을 원활하게 할 수 있다.
상기 화학 기계적 연마 방법의 또 다른 예에 따르면, 상기 연마 패드는 냉각 수단을 포함하는 플래튼(platen) 상에 고정되며, 상기 연마 패드는 열전달 물질을 포함하여 상기 접촉 영역과 상기 플래튼 사이에 열전달 경로가 형성될 수 있다.
상기 화학 기계적 연마 방법의 또 다른 예에 따르면, 상기 상변화 물질은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 인듐(In) 또는 이들의 조합을 포함하는 칼코게나이드계 합금을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 제조 방법은 상기 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법에 의하면, 상변화 물질로 이루어진 미세 전극이 달성될 수 있다. 또한 상변화 물질을 화학 기계적 연마함에 따라 발생되는 상변화 물질의 조성 변화가 감소될 수 있다. 에치백 식각 공정을 생략할 수 있기 때문에 비용과 시간이 절감될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 상변화 메모리 소자의 제조 방법에 의하면, 상변화 물질의 조성 변화를 감소시켜 저전력 상변화 메모리 소자를 달성할 수 있으며, 신뢰도 높은 상변화 메모리 소자를 제조할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이러한 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지 칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 예컨대 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도면에 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1a 내지 도 1c로 이루어진 도 1은 상변화 물질로 이루어진 전극을 만드는 방법을 도시한다. 도 1a는 상변화 물질이 홀을 메우기 위해 적층된 구조를 도시한다. 도 1b는 적층된 상변화 물질을 화학 기계적 연마한 구조를 도시한다. 도 1c는 화학 기계적 연마에 의해 손상된 상변화 물질을 제거하기 위해 에치백 식각 공정을 수행한 후의 구조를 도시한다. 상기 도 1a 내지 1c는 상변화 물질의 화학 기계적 연마에 대해 설명하기 위한 것으로 개략적으로 도시한 것이다.
도 1a를 참조하면, 하부 전극(13)이 형성된 후, 절연층(15)이 적층된다. 하부 전극(13)은 식각 마스크를 이용하여 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 그 후, 하부 전극(13) 위에 절연층(15)을 형성한다. 절연층(15)은 화학 기상 증착 공정, 플라즈마 화학 기상 증착 공정, 원자층 적층 공정 또는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
그 후, 포토 리소그래피 공정을 이용하여 절연층(15)을 일부를 식각하여, 홀(미 도시)을 형성하며, 상기 홀을 통해 하부 전극(13)이 노출된다. 그 후, 홀 안에 상변화 물질(11)을 형성한다.
상변화 물질(11)로서, 주기율표의 VB족 원소와 VIB족 원소(예컨대 Te, Po 및 Sb)가 하나 이상의 In, Ge, Ga, Sn 또는 Ag와 조합하여 사용될 수 있다. 구체적으로, 유용한 상변화 물질로는, 예컨대 Ge2Sb2Te5의 화학식을 갖는 게르마늄(Ge)-안티몬(Sb)-텔루르(Te) 합금(GST 합금)이 있다. 다른 유용한 상변화 물질로는, 인듐 안티모나이트(InSb)가 있다. GST 합금과 같은 상변화 물질(11)은 가열/냉각 속도, 온도 및 시간에 따라 물리적 상태를 가역적으로 변화시킬 수 있다.
예컨대 GST와 같은 상변화 물질(11)은 층상 구조를 갖기 때문에 도 1a에 도시된 바와 같이 층을 이루며 홀 위에도 형성된다.
도 1b를 참조하면, 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하여 홀 위에 형성된 상변화 물질(11)을 제거할 수 있다. 도시된 바와 같이, 화학 기계적 연마 공정에 의해 상변화 물질(11)과 절연층(15)는 평탄해질 수 있다. 그러나, 상변화 물질(11)의 노출된 부분은 손상된 상변화 물질(17)로 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마 공정에 의해 손상된다.
비교적 연성인 특성을 갖는 상변화 물질(11), 특히 GST와 같은 칼코게나이드계 합금은 구조가 치밀하지 못해 쉽게 다른 원소가 침입할 수 있으며 쉽게 산화되는 특성을 갖기 때문에, 손상된 상변화 물질(17)은 손상 전 상변화 물질(11)과 조성이 달라진다. 예컨대, 화학 기계적 연마 전에, Ge:Sb:Te가 약 25:22:52의 조성 을 가졌으나, 화학 기계적 연마 후에 Ge:Sb:Te는 약 20:27:53, 약 16:29:54 또는 약 33:19:48과 같은 조성으로 변할 수 있다. 이러한 조성 변화는 화학 기계적 연마에 사용된 슬러리에 따라 달라질 수 있다. 또한, 화학 기계적 연마 후에, 손상된 상변화 물질(17)은 바람직하지 않게도 산소를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 손상된 상변화 물질(17)층의 두께(d1)는, 화학 기계적 연마에 사용된 슬러리에 따라 다를 수 있지만, 약 50 ~ 150 옹스트롬 정도이다.
위와 같이 조성이 변한 상기 손상된 상변화 물질(17)층으로 인해, 상변화에 필요한 리셋 전류(Ireset)가 높아질 수 있다. 상변화에 필요한 전류가 높아지면, 손상된 상변화 물질(17)을 포함하는 상변화 메모리 소자(PRAM)를 동작시키는데 많은 전력이 소비될 것이다. 휴대 기기에 사용되기 위한 상변화 메모리 소자(PRAM)에 높은 전력이 필요하다는 것은 저전력이 요구되는 휴대 기기에 사용될 수 없음을 의미한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 도 1c에 도시된 바와 같이, 에치백 식각 공정, 특히 RF 스퍼터링 식각 공정을 수행하여 손상된 상변화 물질(17)층을 제거할 수 있다. 그러나 예컨대 GST와 같은 상변화 물질(11)은 연성이기 때문에, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상변화 물질(11)은 인접한 절연층(15)에 비해 상당히 후퇴한 구조를 갖는다. 이와 같이 평탄하지 못한 구조는 후속 공정에 문제를 초래할 수 있으며, 완성된 소자의 신뢰성에도 영향을 끼칠 수 있다. 또한 손상된 상변화 물질(19)로 도시한 바와 같이, 식각 공정에 의해서도 상변화 물질(11)은 손상될 수 있다. 뿐만 아니라, 화학 기계적 연마 공정 외에, 에치백 식각 공정을 추가적으로 수행하여야 하며, 그에 따라 비용과 총 공정 시간이 증가하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제에 초점을 맞춰, 본 출원의 발명자들은 별도의 에치백 식각 공정이 필요 없도록 손상된 상변화 물질(17)층을 최소화할 수 있는 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법을 달성하고자 한다.
상변화 물질, 특히 GST와 같은 칼코게나이드계 합금은, 초기 증착된 상태에서도, 약 15 옹스트롬 정도까지 손상될 수 있을 정도로 외부 환경에 노출되는 것에 취약하다. 더구나, 화학 기계적 연마에서와 같이 강한 외부 압력이 가해지고, 기계적 마찰 및 화학 반응이 일어나는 환경에서는 상변화 물질은 더욱 취약할 수 밖에 없다. 본원의 발명자들은 GST와 같은 상변화 물질이 손상되는 원인은 다양하지만, 그 중에서도 화학 기계적 연마 중에 슬러리에 노출되는 것이 가장 주요한 원인으로 지목하였다.
슬러리는 일반적으로 상변화 물질을 기계적으로 연마하기 위해 실리카, 알루미나 및 세리아 등과 같은 연마 입자를 포함할 수 있다. 또한, 슬러리는 상변화 물질을 산화시키기 위한 산화제를 더 포함할 수 있다. 또한, 슬러리는 금속 이온들을 제거하기 위한 킬레이트제, pH 조정제, 부식 억제제 및 초순수물 등을 더 포함할 수 있다.
상변화 물질의 손상을 막기 위해, 발명자들은 상변화 물질이 화학 기계적 연마 중에 슬러리에 노출되는 시간을 줄이려고 시도하였다. 그러나 원하는 두께의 연마를 달성하면서 노출 시간을 줄이기 위해서는 연마 압력 또는 연마 속도를 높여야 하는데, 연마 압력 또는 연마 속도를 증가시키면, 반도체 웨이퍼와 연마 패드 간의 마찰 열이 크게 증가하였다. 그리고 증가된 마찰 열에 의한 반도체 웨이퍼와 연마 패드 간의 접촉 영역의 온도가 더욱 증가하였고, 상변화 물질의 손상은 미미하게 감소하거나, 오히려 증가하였다.
일반적으로 화학 반응 속도는 반응 시간에 선형적으로 비례하는 반면, 반응 온도에 지수적으로 비례한다. 본원의 발명자들은 반응 시간이 감소하였음에도 불구하고, 마찰 열에 의해 반응 온도가 증가하여 상변화 물질의 손상이 감소되지 않았음을 파악하였다. 따라서 화학 기계적 연마 중에 반도체 웨이퍼와 연마 패드 간의 접촉 영역의 온도를 조절함으로써, 상변화 물질의 손상을 최소화 할 수 있음을 발견하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라서 상변화 물질을 화학 기계적 연마한 후의 반도체 구조를 도시한다.
도 2를 참조하면, 식각 마스크(미 도시)를 이용하여 패터닝된 하부 전극(13)이 형성된다. 그 후, 종래의 화학 기상 증착 공정, 플라즈마 화학 기상 증착 공정, 원자층 적층 공정 또는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 공정을 이용하여 절연층(15)이 적층된다. 그 후, 절연층(15)의 평탄화를 위한 공정이 수행될 수 있다.
그 후, 예컨대 포토 리소그래피 공정을 이용하여 절연층(15)의 일부를 식각하여 홀을 형성하고, 이 홀을 통해 하부 전극(13)이 외부에 노출된다. 그 후, 상변화 물질(11), 즉 예컨대 GST와 같은 칼코게나이드계 합금이 홀 안에 충진된다.
그 후, 상변화 물질(11)이 활성면에 형성된 반도체 웨이퍼를 연마 헤드에 고정시키고, 반도체 웨이퍼를 슬러리와 함께 연마 패드와 접촉시킨 후, 반도체 웨이퍼와 연마 패드를 상대적으로 운동시켜 화학 반응과 기계적 마찰에 의해 상변화 물질(11)을 제거하는 화학 기계적 연마 공정이 수행된다. 이 때, 반도체 웨이퍼와 연마 패드 간의 접촉 영역의 온도가 소정의 범위 내로 조절될 수 있다. 소정의 범위는 약 10 내지 30℃ 일 수 있다.
위와 같은 화학 기계적 연마 공정을 수행한 결과, 도 2에 도시된 바와 같이, 손상된 상변화 물질(17)층의 두께(d2)는 도 1b에 도시된 손상된 상변화 물질(17)층의 두께(d1)보다 줄어들었다. 감소된 두께(d2)로 인해, 리셋 전류(Ireset)는 감소하였으며, 그로 인해 저전력 PRAM을 제조할 수 있다. 또한 추가적인 에치백 식각 공정이 필요하지 않았으며, 그로 인해 추가 공정으로 인한 비용과 시간을 절약할 수 있으며, 후퇴된 구조로 인한 신뢰도 문제도 유발하지 않았다.
아래에서, 반도체 웨이퍼와 연마 패드 간의 접촉 영역의 온도를 조절하기 위한 구체적인 방법을 개시한다.
도 3은 연마 챔버 내에서 화학 기계적 연마 장치로 반도체 웨이퍼를 화학 기계적 연마하는 동작을 예시적으로 도시한다. 도 3의 화학 기계적 연마 장치는 다양한 화학 기계적 연마 장치 중 임의의 하나 형태이며, 설명의 명확성을 위해 간략하게 도시된다. 또한, 본 발명의 사상 및 범주가 상기 화학 기계적 연마 장치로 제한되지 않는다는 것은 명백할 것이다.
도 3을 참조하면, 화학 기계적 연마 장치(110)를 포함하는 연마 챔버(100)가 도시된다. 화학 기계적 연마 장치(110)는 반도체 웨이퍼(124)를 진공 흡착하여 고정하고, 연마 패드(132)를 향해 하방 힘을 가하는 연마 헤드(120)를 포함한다. 연마 헤드(120)는 반도체 웨이퍼(124)에 연마 패드(132)와의 상대적 움직임을 부여하기 위해 소정의 방향으로 회전할 수 있다. 반도체 웨이퍼(124)의 균일한 연마를 위해, 예컨대 백킹 필름(backing film; 122) 또는 멤브레인(membrane)이 연마 헤드(120)와 반도체 웨이퍼(124) 사이에 개재될 수 있다. 일반적으로 백킹 필름(122)은 반도체 웨이퍼(124)와 연마 헤드(120) 사이에서 완충 역할을 하기 때문에 탄성이 있는 폴리우레탄 등으로 만들어진다.
연마 패드(132)는 반도체 웨이퍼(124)를 연마하기 위하여 연마 헤드(120)에 고정된 반도체 웨이퍼(124)와 접하도록 위치된다. 플래튼(platen; 130)은 반도체 웨이퍼(124)와 접하고 있는 연마 패드(132)를 지지하고, 연마 패드(132)에 상대적 움직임을 부여하기 위해 소정의 방향으로 이동 또는 회전할 수 있다. 일반적으로 연마 패드(132)는 반도체 웨이퍼(124)를 연마하기 위해 예컨대 고밀도 다공질 폴리우레탄으로 만들어지며, 폴리우레탄은 대표적인 단열재이다.
슬러리 분배기(slurry dispenser; 140)는 플래튼(130) 상에 위치되어 슬러리(120)를 연마 패드(132) 상에 분배하며, 슬러리(120)는 반도체 웨이퍼(124)와 연마패드(132) 사이에서 막을 형성하여 화학 기계적 연마에 사용된다. 상술한 바와 같이, 슬러리(120)는 상변화 물질을 산화 및 분해시키기 위한 화학 물질과 산화되거나 분해된 상변화 물질을 기계적으로 제거하기 위한 연마 입자를 포함할 수 있 다. 슬러리(120)는 일반적으로 연마 입자를 포함하는 슬러리 분말과 슬러리 분말을 희석시키고 화학 반응을 유도하는 약액으로 이루어진 액체 상태의 용액이다. 그러나, 슬러리(120)의 온도가 너무 낮아지면, 연마 입자를 포함하는 슬러리 분말들이 응집할 수 있으며, 그 결과 연마 중에 반도체 웨이퍼(124)에 스크레치를 발생시킬 수 있다.
반도체 웨이퍼(124)의 연마 결과 생성된 부산물과 슬러리가 다공질 연마 패드(132) 사이에 쌓일 수 있다. 이러한 부산물과 슬러리를 연마 중에 제거하기 위해 패드 컨디셔너(pad conditioner; 150, 및 160)가 사용될 수 있다. 접촉식 패드 컨디셔너(150)는 예컨대 다이아몬드 입자들을 포함하는 디스크 또는 블러쉬(blush) 등을 연마 패드(132)와 접촉시킨 후, 서로 상대적인 움직임을 발생시켜 연마 패드(132)의 표면 거칠기를 정상 상태로 복원한다. 또한 가스 방출식 패드 컨디셔너(160)는 연마 패드(132) 상부에 위치하며 연마 패드(132)를 향해 고압의 가스, 예컨대 질소를 분사하여 다공질 연마 패드(132) 사이에 쌓인 부산물과 슬러리를 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이, 화학 기계적 연마 장치(110)에서 반도체 웨이퍼(124)를 연마 패드(132)로 슬러리(142)와 함께 화학 기계적 연마하는 과정에서, 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132) 간의 기계적 마찰로 인해 마찰 열이 발생한다. 발생된 마찰 열로 인해 슬러리(142)와 상변화 물질 간의 화학 반응은 촉진될 수 있으며, 그에 따라 상변화 물질의 손상도 증가하게 된다. 그런데, 화학 기계적 연마 장치(110)는 마찰에 의한 열을 외부로 방출하기 힘든 구조로 되어 있다. 상술한 바와 같이, 마찰 열은 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132) 간의 마찰에 의해 발생하는데, 반도체 웨이퍼(124)를 덮고 있는 백킹 필름(122)과 연마 패드(132)는 일반적으로 대표적인 단열재인 폴리우레탄으로 만들어진다. 따라서 마찰 열은 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132) 사이에 고립되며, 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 온도는 점점 증가하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 온도를 조절하는 방법으로서, 슬러리(142)를 공급하는 과정의 흐름을 예시적으로 도시한다.
도 3과 함께 도 4를 참조하면, 슬러리(142)는 슬러리 분배기(140)를 통해 방출되며, 도 3에 도시된 바와 같이 연마 패드(132) 표면 상에 도포된다. 슬러리(142)는 예컨대 슬러리 분말과 슬러리 약액 상태로 분리되어 존재하다가 슬러리 혼합기(147)에서 혼합되어 슬러리 분배기(140)로 공급된다. 예컨대 슬러리 분말은 슬러리 분말 탱크(145)에 저장되어 있을 수 있으며, 슬러리 약액은 슬러리 약액 탱크(145)에 저장되어 있을 수 있다. 상변화 물질의 화학 기계적 연마 공정에 따라서, 혼합되기 전에 셋 이상의 탱크에 저장되는 셋 이상의 슬러리 요소들이 존재할 수 있으며, 그 슬러리 요소의 특성에 따라 둘 이상의 슬러리 혼합기(147)에서 혼합될 수도 있다.
반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 온도를 조절하기 위해, 소정의 온도로 냉각된 슬러리(142)가 연마 패드(132) 상에 공급될 수 있다. 상기 소정의 온도는 약 5 내지 20℃, 예컨대 약 12℃일 수 있다. 슬러리(142)의 온도가 너무 낮을 경우, 상술한 바와 같이, 슬러리 분말들이 균일하게 희석되지 못하고, 심지어 응집하여 반도체 웨이퍼(124)에 스크래치를 유발시킬 수 있다. 반대로 슬러리(142)의 온도가 너무 높은 경우, 본 발명의 실시예들이 목적하는 효과를 기대하기 어려울 수 있다.
이와 같이 소정의 온도로 슬러리(142)를 냉각시키기 위해, 냉각부(148)가 슬러리 분배부(141)에 포함될 수 있다. 냉각부(148)는 슬러리 약액 탱크(146), 슬러리 혼합기(147), 및 슬러리 분배기(140) 중 적어도 하나를 냉각시킬 수 있다. 슬러리(142)의 특성에 따라서, 슬러리(142)는 슬러리 분말과 슬러리 약액이 혼합되기 전 또는 후에 냉각되는 것이 바람직할 수 있다.
예컨대 냉각부(148)는 슬러리 약액 탱크(146), 슬러리 혼합기(147), 및 슬러리 분배기(140) 중 적어도 하나를 둘러싸는 도관(미 도시)을 포함할 수 있다. 도관을 통해 냉각된 열전달 매질, 예컨대 냉각수를 순환시킴으로써, 냉각부(148)는 슬러리 약액 탱크(146), 슬러리 혼합기(147), 및 슬러리 분배기(140) 중 적어도 하나를 냉각시킬 수 있다. 또한, 예컨대 냉각부(148)는 슬러리 약액 탱크(146), 슬러리 혼합기(147), 및 슬러리 분배기(140) 중 적어도 하나의 외장과 접하는 냉각기(미 도시)를 포함할 수 있다. 냉각기는 냉장고나 에어컨에 사용되는 것과 유사하게 기화열을 이용하는 장치일 수 있다. 대안적으로, 냉각부(148)는 슬러리 약액 탱크(146), 슬러리 혼합기(147), 및 슬러리 분배기(140) 중 적어도 하나의 외장 내에 위치하는 상기 도관 또는 상기 냉각기일 수 있다.
슬러리 분배기(140) 내의 슬러리(142) 또는 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패 드(132)의 접촉 영역의 온도를 조절하기 위해, 냉각부(148)를 제어하는 온도 조절부(170)가 포함될 수 있다. 온도 조절부(170)는 예컨대 상기 슬러리(142) 또는 상기 접촉 영역의 온도를 측정하는 온도 센서(172)로부터 온도 정보를 제공받을 수 있다. 예컨대 온도 센서(172)는 슬러리 분배기(140) 또는 연마 패드(132) 내에 위치하여 상기 슬러리(142) 또는 상기 접촉 영역의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 예컨대 온도 센서(172)는 상기 접촉 영역의 온도를 측정하는 연마 챔버(100) 내에 설치된 적외선 감지 온도 센서(미 도시)일 수 있다.
상술한 바와 같이, 온도 센서(172)에 의해 측정된 슬러리(142) 또는 접촉 영역의 온도 정보를 이용하여, 온도 조절부(170)는 냉각부(148)를 제어할 수 있다. 냉각부(148)는 슬러리 약액 탱크(146), 슬러리 혼합기(147), 및 슬러리 분배기(140) 중 적어도 하나를 냉각시켜, 냉각된 슬러리(142)가 상변화 물질의 화학 기계적 연마에 사용되도록 함으로써, 상변화 물질의 손상을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 냉각 장치(104)가 설치된 연마 챔버(100)를 개략적으로 도시한다.
도 3과 함께 도 5를 참조하면, 연마 챔버(100)는 냉장/냉동 창고 또는 냉장고와 같이 온도 센서(176)로부터 온도 정보를 수신하는 온도 조절부(174)에 의해 제어되는 냉각 장치(104) 및 외장(102)을 포함한다.
외장(102)은 연마 챔버(100) 내부와 연마 챔버(100) 외부 간에 냉각 손실을 막기 위해 열전달계수가 낮은 단열 소재, 예컨대 스티로폼, 또는 발포 폴리우레탄 등으로 만들어질 수 있다.
냉각 장치(104)는 연마 챔버(100) 내부의 온도를 낮추기 위해 제공될 수 있다. 예컨대 냉각 장치(104)는 냉동기 또는 에어컨일 수 있다.
온도 조절부(174)는 냉각 장치(104)를 제어하여, 연마 챔버(100) 내의 온도를 조절할 수 있다. 온도 조절부(174)는 도 4에 개시된 온도 조절부(170)와 동일한 온도 조절부로서, 도 4에 개시된 냉각부(148)와 함께 냉각 장치(104)를 제어할 수 있다. 대안적으로, 온도 조절부(174)는 별도의 온도 조절부(174)로서, 독립적으로 냉각 장치(104)만을 제어할 수도 있다.
온도 센서(176)는 연마 챔버(100) 내의 온도 또는 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 온도를 측정하는 센서일 수 있다. 온도 센서(176)는 도 4에 개시된 온도 센서(172)와 동일한 온도 센서로서 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 온도 정보를 온도 조절부(174)에 제공할 수 있다. 또한, 온도 센서(176)는 별도의 온도 센서로서 연마 챔버(100) 내의 온도 정보를 출력할 수 있다.
상술한 바와 같이, 단열재로 구성된 외장(102)과 냉각 장치(104)에 의해 연마 챔버(100) 내의 온도가 조절될 수 있으며, 그 결과 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 온도를 낮출 수 있다. 결과적으로, 상변화 물질의 손상은 감소될 수 있다.
도 6a와 도 6b로 구성되는 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라, 냉각 가스(159)를 분출할 수 있는 접촉식 패드 컨디셔너(150)를 개략적으로 도시한다. 이 중 도 6a는 접촉식 패드 컨디셔너(150)의 종단면을 도시하며, 도 6b는 접촉식 패드 컨디셔너(150)의 저면을 도시한다.
도 3과 함께 도 6a를 참조하면, 접촉식 패드 컨디셔너(150)는 연마 패드(132)의 표면 거칠기를 유지하기 위한 디스크(154)와 디스크(154)를 지지하기 위한 몸체를 포함한다.
도시된 바와 같이, 몸체(152)와 디스크(154)는 냉각 가스(159)가 관통할 수 있는 냉각 가스관(158)이 통과하고 있다. 또한 디스크(154)의 저면에는 냉각 가스(159)가 방출될 수 있는 홀(156)이 형성되어 있다. 선택적으로 디스크(154)는 디스크(154)의 상면과 저면을 관통하는 홀(156)을 포함할 수 있으며, 몸체(152)는 디스크(154)가 부착되면 냉각 가스관(158)은 홀(156)과 서로 대응하도록 내부에 냉각 가스관(158)을 포함할 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 디스크(154)에 홀들(156)이 형성되어 있을 수 있다.
냉각 가스관(158)은 냉각 가스 탱크(미 도시) 또는 냉각 가스 공급부(미 도시)에 연결되어 있을 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각 가스 탱크 또는 냉각 가스 공급부는 온도 센서로부터 온도 정보를 수신하여 냉각 가스의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절부를 포함할 수 있다.
냉각 가스(159)는 예컨대 15℃ 이하의 질소 가스일 수 있다. 냉각 가스관(158)에 연결된 냉각 가스 공급부 또는 냉각 가스 탱크를 제어하는 온도 조절부에 의해 냉각 가스(159)의 온도, 또는 냉각 가스(159)의 분출량이 조절될 수도 있다.
접촉식 패드 컨디셔너(150)는 화학 기계적 연마 공정 중에, 연마 패드(132) 의 표면 상에 위치하여 연마 패드(132)를 향해 가압되면서 상대적으로 이동하면서 연마 패드(132)의 표면 거칠기를 정상 상태로 복원한다. 이러한 과정에서도 마찰이 발생하며, 연마 패드(132)의 온도를 높이는 원인이 된다. 또한 연마 패드(132)는 반도체 웨이퍼(124)를 연마함으로써 생성되는 마찰 열에 의해 이미 고온일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉식 패드 컨디셔너(150)는 연마 패드(132)의 컨디셔닝 동작 중에 냉각 가스(159)를 연마 패드(132)를 향해 방출함으로써 연마 패드(132)의 온도를 낮출 수 있다. 결과적으로 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 온도가 증가하는 것을 막을 수 있으며, 상변화 물질의 조성 변화를 최소화 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각 가스(169)를 방출할 수 있는 가스 방출식 패드 컨디셔너(160)를 개략적으로 도시한다.
도 3 및 도 6a와 함께 도 7을 참조하면, 가스 방출식 패드 컨디셔너(160)은 연마 패드(132)를 지지하면서 회전하는 플래튼(130) 위로 소정의 높이에 위치된다. 연마 패드(132)는 반도체 웨이퍼(124)와의 마찰 열에 의해 고온일 수 있다.
가스 방출식 패드 컨디셔너(160)는 내부를 관통하는 냉각 가스관(166)과 연마 패드(132)를 향하는 가스 분출구(168)를 포함할 수 있다. 냉각 가스관(166)은 가스 펌프(164)와 연결되며, 가스 펌프(164)는 냉각 가스관(165)을 통해 냉각 가스(168)를 저장하는 냉각 가스 탱크(162)와 연결될 수 있다.
도 6a에서 설명한 바와 같이, 냉각 가스 탱크(162) 또는 가스 펌프(164)는 온도 센서(미 도시)에 연결된 온도 조절부(164)에 의해 제어될 수 있다.
냉각 가스(169)는 예컨대 15℃ 이하의 질소 가스일 수 있다. 냉각 가스 탱크(162) 또는 가스 펌프(164)를 제어하는 온도 조절부(164)에 의해 냉각 가스(169)의 온도 또는 냉각 가스(169)의 분출량이 조절될 수 있다.
상술한 바와 같이, 가스 방출식 패드 컨디셔너(160)는 회전하는 고온의 연마 패드(132)를 향해 냉각 가스(169)를 분출함으로써 연마 패드(132)의 표면 온도를 낮출 수 있다. 결과적으로, 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 온도를 낮출 수 있으며, 상변화 물질의 조성 변화를 최소화 할 수 있다.
다만, 도 5, 6 및 7의 실시예들에 따라 상변화 물질을 화학 기계적 연마하는 동안, 연마 패드(132)가 냉각 장치(104) 및 냉각 가스(159, 169)에 의해 과냉각되고, 그에 따라 연마 패드(132) 상에 도포되는 슬러리(142)에 응집 현상이 발생할 수 있다는 문제가 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 냉각된 연마 패드(132) 상에 슬러리(142)를 방출하기 위한 연마 헤드(120)를 개략적으로 도시한다. 설명의 명확성을 위해, 도 8은 연마 헤드(120)의 종단면을 도시한다.
도 8을 참조하면, 상변화 물질이 활성면에 형성된 반도체 웨이퍼(124)를 화학 기계적 연마하기 위해, 플래튼(130) 상에 연마 패드(132)가 위치하며, 반도체 웨이퍼(124)는 연마 헤드(120)에 고정되어 있다. 연마 헤드(120)는 반도체 웨이퍼(124)의 연마 균일도를 개선하기 위해 백킹 필름(122)을 더 포함할 수 있다. 또한 슬러리(142)가 연마 패드(132)와 반도체 웨이퍼(124) 사이에 개재되어 화학 기계적 연마에 사용된다.
연마 헤드(120)는 슬러리(142)를 연마 패드(132) 상에 제공하기 위한 분출구(126)와 분출구(126)에 슬러리(142)를 공급하기 위한 슬러리 배관(125)를 더 포함할 수 있다. 슬러리 배관(125)은 연마 헤드(120) 내에 관통하여 형성될 수 있으며, 슬러리 배관(125)의 일 단부는 슬러리 펌프(미 도시) 또는 슬러리 저장 탱크(미 도시)에 연결될 수 있다.
슬러리(142)를 연마 패드(132) 상에 제공하기 위한 분출구(126)는 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 테두리를 향할 수 있다. 도 5 내지 7의 실시예들의 방법에 의해 연마 패드(132)는 과냉각될 수도 있지만, 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 테두리는 마찰 열에 의해 상대적으로 높은 온도를 갖는다. 따라서 분출된 슬러리(142)가 과냉각된 연마 패드(132)와 접촉하여 응집되지 않으며, 이에 따라 반도체 웨이퍼(124)의 스크래치 현상을 방지할 수 있다. 결과적으로, 슬러리(142)의 응집 현상을 방지하면서도 연마 패드(132)의 온도를 더 낮출 수 있으며, 그에 따라 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 온도를 낮춰 상변화 물질의 조성 변화를 억제할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 상변화 물질을 화학 기계적 연마하기 위해 개량된 연마 헤드(120)를 개략적으로 도시한다. 도 9b는 도 9a의 A부분에 대한 확대도이다.
도 9a를 참조하면, 플래튼(130) 상에 연마 패드(132)가 위치한다. 연마 패드(132) 상에 연마 헤드(120)에 고정된 반도체 웨이퍼(124)가 가압되어 접촉된다. 연마 패드(132)와 반도체 웨이퍼(124)의 사이에 슬러리(142)가 개재된다.
통상적으로 반도체 웨이퍼(124)의 두께는 1mm미만으로 얇으며, 화학 기계적 연마 시 반도체 웨이퍼(124)의 온도가 약 60℃ 이상에 이른다. 이렇게 온도가 높은 이유 중 하나는 반도체 웨이퍼(124)를 단열재로 이루어진 백킹 필름(122)이 덮고 있어, 외부로 열을 방출할 수 없기 때문이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 백킹 필름(122)과 반도체 웨이퍼(124) 사이에 히트 싱크(123)를 삽입할 수 있다. 즉, 연마 헤드(120)는 히트 싱크(123)과 함께 반도체 웨이퍼(124)를 고정시킬 수 있다. 예컨대 히트 싱크(heat sink; 123)는 금속과 같이 열전달 계수가 높은 물질로 이루어진 판형 금속, 그물형 금속, 또는 도넛형 금속일 수 있다. 또한, 히트 싱크(123)는 화학 기계적 연마 공정 직전에, 소정의 온도로 냉각된 후, 반도체 웨이퍼(124)와 접촉하여 연마 헤드(120)에 함께 고정될 수 있다.
화학 기계적 연마 공정 중에, 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역에서 마찰에 의해 발생하는 열은 반도체 웨이퍼(124)를 거쳐 히트 싱크(123)에 흡수되기 때문에 반도체 웨이퍼(124)의 온도를 크게 높이지 못한다. 히트 싱크(123)의 두께는 히트 싱크(123)를 구성하는 물질의 특성, 예컨대 비열, 또는 열전달 계수에 따라 달라질 수 있다.
도 9a에 반도체 웨이퍼(124)와 히트 싱크(123)가 접하는 것으로 도시되었지만, 실제로는 A의 확대도인 도 9b에 도시된 바와 같이 히트 싱크(123)과 반도체 웨이퍼(124)의 표면은 완전히 평평하지 않고 울퉁불퉁하기 때문에 실제로 접하는 영역은 일부에 불과하고, 접하지 않은 영역은 공기로 채워져 있을 수 있다. 공기는 열전달계수가 낮기 때문에, 원활한 열전달을 방해할 수 있다. 이러한 열전달 방해를 막기 위해, 반도체 웨이퍼(124)와 히트 싱크(123) 사이에 열전달 매개 물질(125)이 도포될 수 있다. 예컨대 열전달 매개 물질(125)은 서멀 구리스(thermal grease), 또는 열전달계수가 반도체 웨이퍼(124) 보다 높은 물질, 예컨대 열전달계수가 약 1.5 W/(m·K) 이상인 물질일 수 있다.
또한, A의 확대도에 도시된 바와 같이, 슬러리(142)는 슬러리 분말(143)과 슬러리 약액(144)을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 슬러리 분말(143)은 열전달계수가 높으면서도 화학 반응성은 작고 강도가 큰 물질 입자, 예컨대 다이아몬드 입자 또는 탄소나노튜브 입자를 포함할 수 있다. 슬러리(124)가 높은 열전달계수를 갖는 예컨대 다이아몬드 또는 탄소나노튜브 입자를 포함함으로써, 슬러리(142)는 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 열을 외부로 방출할 수 있다. 따라서, 상기 접촉 영역의 온도 상승을 억제할 수 있다.
도 10a와 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 냉각 수단을 포함하는 플래튼(130)을 개략적으로 도시한다. 이중 도 10a는 냉각 펌프(136)와 도관(134)을 포함하는 냉각 수단이 내장된 플래튼의 개략적인 형상에 대한 투시 사시도이며, 도 10b는 도 10a의 B부분에 대한 확대도이다.
도 10a을 참조하면, 연마 패드(132)를 지지하며, 기계 화학적 연마 중에, 미리 정해진 방향으로 회전하는 플래튼(130)이 도시된다. 플래튼(130)은 내부에 냉각 수단을 포함할 수 있다. 예컨대 냉각수단은 도 10에 도시된 바와 같이, 예컨대 냉각수와 같은 열전달 매질이 내부에 흐를 수 있는 도관(134)과 도관(134)을 이용 하여 상기 열전달 매질의 원활한 순환을 제공하는 냉각 펌프(136)를 포함할 수 있다.
도관(134)은 플래튼(130)을 차갑게 유지하기 위해 플래튼(130) 전체를 균일하게 가로지르도록 배치될 수 있으며, 도시된 바와 같은 형상 외에도, 나선형 등의 형상을 가질 수 있다.
연마 패드(132)는 일반적으로 다공질 폴리우레탄과 같은 단열재로 만들어지며, 도 10b에 도시된 바와 같이 다수의 기공(131)들을 포함한다. 냉각 수단을 이용하여 낮은 온도를 유지하는 플래튼(130)을 통해 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역의 온도를 조절하기 위해서, 연마 패드(132)는 열전달 물질(133)을 포함할 수 있다. 열전달 물질(133)은 예컨대 슬러리(142)로도 사용될 수 있는 다이아몬드 입자 또는 탄소나노튜브 입자를 포함할 수 있다. 다이아몬드 입자 또는 탄소나노튜브 입자는 단단하며, 열전달계수가 크며, 화학적으로도 안정한 물질이다.
열전달 물질(133)이 연마 패드(132)에 포함됨으로써, 연마 패드(132)를 관통하는 열전달 경로가 형성될 수 있으며, 반도체 웨이퍼(124)와 연마 패드(132)의 접촉 영역에서 발생하는 열이 상기 열전달 경로를 통해 상대적으로 낮은 온도를 갖는 플래튼으로 방출될 수 있다.
상술한 바와 같이, 냉각 수단을 이용하여 플래튼(130)은 낮은 온도를 가질 수 있으며, 연마 패드(132)는 열전달 물질(133)을 포함함으로써 열전달 경로가 형성되어, 연마 패드(132)에서 발생하는 마찰 열을 쉽게 외부로 방출할 수 있다. 따 라서, 상변화 물질의 손상을 최소화할 수 있다.
도 11a 내지 11c는 본 발명의 일 실시예에 따라 화학 기계적 연마 동안 연마 패드의 온도를 조절한 실험 결과이다.
도 11a는 연마 패드의 온도를 30℃로 맞추어 화학 기계적 연마한 상변화 물질, 예컨대 GST의 전류에 따른 저항 특성을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따라 연마 슬러리를 10℃로 공급함으로써 연마 패드의 온도를 낮출 수 있다.
도 11b는 연마 패드의 온도를 41℃로 맞추어 화학 기계적 연마한 상변화 물질, 예컨대 GST의 전류에 따른 저항 특성을 나타낸다. 연마 슬러리를 상온, 즉 26℃로 공급하였다.
도 11c는 연마 패드의 온도를 53℃로 맞추어 화학 기계적 연마한 상변화 물질, 예컨대 GST의 전류에 따른 저항 특성을 나타낸다. 연마 슬러리를 51℃로 공급함으로써 연마 패드의 온도를 높일 수 있다.
도 11a 내지 11c를 참조하면, 고온 화학 기계적 연마 방법에 의해 생성된 상변화 물질(도 11c)은 저온 및 상온 화학 기계적 연마 방법에 의해 생성된 상변화 물질(도 11a 및 11b)에 비해 안정된 셋-리셋 특성을 갖지 못함을 알 수 있다. 또한 리셋시키기 위한 리셋 전류(Ireset)가 상대적으로 높다는 것을 알 수 있다. 도 11a 내지 11c에 도시되지는 않았지만, 저온 및 상온 화학 기계적 연마 방법에 의해 생성된 상변화 물질(도 11a 및 11b)의 리셋 전류(Ireset)는 약 0.6mA인 반면, 고온 화학 기계적 연마 방법에 의해 생성된 상변화 물질(도 11c)의 리셋 전류(Ireset)는 약 1.2mA였다.
도 11a에 도시된 바와 같은 저온 화학 기계적 연마 방법에 의해 생성된 상변화 물질(도 11a)은 도 11b에 도시된 상온 화학 기계적 연마 방법에 의해 생성된 상변화 물질(도 11b)에 비해 안정된 전류-저항 특성을 가짐을 알 수 있다. 뿐만 아니라, 상온 화학 기계적 연마 방법에 의해 생성된 상변화 물질(도 11b)은 셋 상태의 저항과 리셋 상태의 저항 간의 비율이 약 450배인데 반하여, 저온 화학 기계적 연마 방법에 의해 생성된 상변화 물질(도 11a)은 셋 상태의 저항과 리셋 상태의 저항 간의 비율이 800배가 넘어 센싱이 용이하다. 고온 화학 기계적 연마 방법에 의해 생성된 상변화 물질은 셋 상태의 저항과 리셋 상태의 저항 간의 비율은 약 100배였다.
이와 같이, 더욱 안정된 특성을 갖고 용이한 센싱이 가능한 이유는 손상된 상변화 물질의 두께가 작기 때문이다. 이를 확인하기 위해 아래와 같은 실험을 준비하였다.
도 12a 및 12b는 도 11a 내지 도 11c의 저온, 상온 및 고온 화학 기계적 연마 방법에 의해 형성된 상변화 물질, 본 실험에서는 GST의 게르마늄(Ge) 및 텔루륨(Te)의 프로파일을 도시하는데, 이는 스퍼터 시간에 대한 원자 농도를 나타낸 그래프이다. 스퍼터가 진행될수록 샘플이 식각되며, 따라서 스퍼터 시간은 샘플의 깊이와 비례한다. 따라서, 도 12a 및 12b는 샘플들의 깊이에 대한 원자 농도를 나타낸다고 할 수 있다.
이를 위해, 약 200nm의 GST를 형성한 후, 저온, 상온 및 고온으로 화학 기계 적 연마를 수행하였다. 그 후, 약 50nm의 GST를 더 형성하여, 각각의 샘플을 제조하였다.
도 12a를 참조하면, 실선은 저온 화학 기계적 연마 방법에 의해 형성된 상변화 물질(a)을 나타낸다. 파선은 상온 저온 화학 기계적 연마 방법에 의해 형성된 상변화 물질(b)을 나타낸다. 일점 쇄선은 고온 저온 화학 기계적 연마 방법에 의해 형성된 상변화 물질(c)을 나타낸다.
스퍼터 시간이 약 1 내지 3분 간은 추가로 형성된 GST의 원자 농도를 나타내므로 모든 상변화 물질(a, b, c)은 서로 비슷하다. 그 후, 샘플들의 게르마늄의 농도가 감소한다. 각 샘플들의 추가 형성된 GST의 두께가 상이하기 때문에 게르마늄의 농도 감소가 일어나는 시점은 모두 다르게 나타난다.
이러한 게르마늄의 농도 감소는 상변화 물질(c)에서 현저하게 나타남을 알 수 있다.
그 후, 상변화 물질(a, b)의 약 5분 이후, 그리고 상변화 물질(c)의 약 7분 후는 초기 형성된 GST에 대한 게르마늄 원자 농도를 나타낸다. 따라서 서로 비슷하다.
도 12a의 그래프의 y축에서, 약 15.2%를 기준 비율이라고 할 때, 이 기준 비율보다 작은 농도를 갖는 부분은 게르마늄이 감소되었음을 나타내므로, 이 부분을 손상된 것으로 간주할 수 있다. 상변화 물질(a)의 경우, 손상된 시간(Ta)은 약 0.9분이다. 상변화 물질(b)의 경우 손상된 시간(Tb)는 약 1.2분이다. 상변화 물질(c)의 경우, 손상된 시간(Tc)는 약 2.35분이다.
손상된 시간(Ta, Tb, Tc)는 손상된 물질이 존재하는 깊이와 비례하므로, 저온화학 기계적 연마 방법에 의해 형성된 상변화 물질(a)의 경우가 손상된 두께가 얇다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 도 11a와 도 11b로부터 알 수 있다시피, 특성 안정성 및 센싱 용이성에 차이가 발생한 것으로 이해할 수 있다.
샘플의 깊이에 비례하는 스퍼터 시간에 대한 텔루륨(Te)의 원자 농도를 각 샘플들에 대해 나타낸 그래프인 도 12b를 참조하면, 도 12a에서와 같이, 각 샘플들의 손상된 두께의 비를 대략 알 수 있다. 기준 비율을 약 41.1%라고 할 때, 상변화 물질(a)의 경우 손상된 시간(Ta)은 약 0.85분이고, 상변화 물질(b)의 경우 손상된 시간(Tb)은 약 1.05분이고, 상변화 물질(c)의 경우 손상된 시간(Ta)은 약 1.5분이다. 따라서 저온화학 기계적 연마 방법에 의해 형성된 상변화 물질(a)의 손상된 두께가 가장 얇다는 것을 알 수 있다.
도 11 및 도 12와 관련하여 개시한 수치들은 본 발명의 일 실시예에 따라 화학 기계적 연마한 상변화 물질의 특성을 알아보기 위한 실험에 의해 도출된 값이며, 이러한 실험을 위해 부가한 다른 구조들에 따라 달라질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수치 또는 도 11a 내지 11c, 및 도 12a 및 12b의 그래프로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본원에서 본 발명에 따른 다양한 실시예들이 개시되었다. 이러한 다양한 실시예들은 상변화 물질의 손상, 즉, 상변화 물질의 조성 변화를 최소화하기 위해, 특정 실시예가 단독으로 실시될 수 있으며, 여러 실시예들이 조합하여 실시될 수 있다.
본 상세한 설명은 주로 상변화 메모리(PRAM)을 제조하는 관점에서 기술되었지만, 상변화 물질의 화학 기계적 연마가 필요할 수 있는 상변화 물질을 사용하는 저항소자 메모리(RRAM)를 제조하는데도 본 발명이 적용될 수 있다.
본원에 첨부된 도면들은 오로지 발명의 사상을 명확하게 전달하기 위해 개략적으로 도시한 것이며, 본 발명의 범위가 본 도면들로 한정되지 않는다. 이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 상변화 물질로 이루어진 전극을 만드는 방법을 도시한다. 도 1a는 상변화 물질이 홀을 메우기 위해 적층된 구조를 도시한다. 도 1b는 적층된 상변화 물질을 화학 기계적 연마한 구조를 도시한다. 도 1c는 화학 기계적 연마에 의해 손상된 상변화 물질을 제거하기 위해 에치백 식각 공정을 수행한 후의 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라서 상변화 물질을 화학 기계적 연마한 후의 반도체 구조를 도시한다.
도 3은 연마 챔버 내에서 화학 기계적 연마 장치로 반도체 웨이퍼를 화학 기계적 연마하는 동작을 예시적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서 반도체 웨이퍼와 연마 패드의 접촉 영역의 온도를 조절한 방법으로서, 슬러리를 공급하는 과정의 흐름을 예시적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 냉각 장치가 설치된 연마 챔버를 개략적으로 도시한다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 냉각 가스를 분출할 수 있는 접촉식 패드 컨디셔너를 개략적으로 도시한다. 이 중 도 6a는 접촉식 패드 컨디셔너(150)의 종단면을 도시하며, 도 6b는 접촉식 패드 컨디셔너의 저면을 도시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각 가스를 방출할 수 있는 가스 방출식 패드 컨디셔너를 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 냉각된 연마 패드 상에 슬러리를 방출하기 위한 연마 헤드의 종단면을 개략적으로 도시한다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 상변화 물질을 화학 기계적 연마하기 위해 개량된 연마 헤드를 개략적으로 도시한다. 도 9b는 도 9a의 A부분에 대한 확대도이다.
도 10a와 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 냉각 수단을 포함하는 플래튼을 개략적으로 도시한다. 이중 도 10a는 냉각 펌프와 도관을 포함하는 냉각 수단이 내장된 플래튼의 개략적인 형상에 대한 투시 사시도이며, 도 10b는 도 10a의 B부분에 대한 확대도이다.
도 11a 내지 11c는 본 발명의 일 실시예에 따라 연마 패드의 온도를 조절하여 화학 기계적 연마한 상변화 물질의 전류-저항 특성을 나타낸 그래프들이다.
도 12a 내지 12b는 도 11a 및 11c의 상변화 물질 샘플에 대한 게르마늄 및 텔루륨의 프로파일을 나타낸 그래프들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11: 상변화 물질, 13: 하부 전극, 15: 절연층, 17, 19: 손상된 상변화 물질,
100: 연마 챔버, 102: 외장, 104: 냉각 장치, 110: 연마 장치,
120: 연마 헤드, 122: 백킹 필름, 123: 히트 싱크,
124: 반도체 웨이퍼, 125: 열전달 매개 물질,
130: 플래튼, 132: 연마 패드, 133: 열전달 물질,
134: 도관, 136: 냉각 펌프,
140: 슬러리 분배기, 141: 슬러리 분배부, 142: 슬러리, 148: 냉각부,
150: 접촉식 패드 컨디셔너, 152: 몸체, 154: 디스크,
156: 홀, 158: 냉각 가스관, 159: 냉각 가스,
160: 가스 방출식 패드 컨드셔너, 168: 가스 분출구, 169: 냉각 가스,
170, 174: 온도 조절부, 172, 176: 온도 센서

Claims (10)

  1. 반도체 웨이퍼의 활성면 상에 상변화 물질을 형성하는 단계;
    상기 상변화 물질을 슬러리와 연마 패드로 화학 기계적 연마하는 단계; 및
    상기 상변화 물질을 화학 기계적 연마하는 동안, 상기 상변화 물질과 상기 연마 패드의 접촉 영역의 온도를 소정의 범위 내로 조절하여, 상기 상변화 물질의 조성 변화를 억제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 범위는 10 내지 30℃인 것을 특징으로 하는 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬러리를 냉각시켜 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬러리는 5 내지 20℃의 온도로 냉각되어 공급되는 것을 특징으로 하는 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 영역의 온도를 소정의 범위 내로 조절하기 위해, 단열 소재로 만들어진 외장 및 내부를 냉각시키기 위한 냉각장치를 포함하는 연마 챔버에서 상기 화학 기계적 연마하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 영역의 온도를 소정의 범위 내로 조절하기 위해, 냉각 가스를 상기 연마 패드를 향해 방출하는 패드 컨디셔너(pad conditioner)를 포함하는 화학 기계적 연마 장치에 의해 상기 화학 기계적 연마하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 슬러리는 상기 반도체 웨이퍼를 고정하는 연마 헤드의 외주에 위치하는 슬러리 분배부로부터 상기 접촉 영역으로 공급되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼는 상기 반도체 웨이퍼의 활성면과 대향하는 반대면에 접 촉된 히트 싱크와 함께 연마 헤드에 고정되어 화학 기계적 연마되는 것을 특징으로 하는 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 상변화 물질은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 인듐(In) 또는 이들의 조합을 포함하는 칼코게나이드계 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조 방법.
KR1020090019846A 2009-03-09 2009-03-09 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법, 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자 제조 방법 KR20100101379A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090019846A KR20100101379A (ko) 2009-03-09 2009-03-09 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법, 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자 제조 방법
US12/591,006 US8133756B2 (en) 2009-03-09 2009-11-04 Chemical-mechanical polishing method for polishing phase-change material and method of fabricating phase-change memory device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090019846A KR20100101379A (ko) 2009-03-09 2009-03-09 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법, 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100101379A true KR20100101379A (ko) 2010-09-17

Family

ID=42678622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090019846A KR20100101379A (ko) 2009-03-09 2009-03-09 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법, 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8133756B2 (ko)
KR (1) KR20100101379A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101284553B1 (ko) * 2011-11-14 2013-07-11 고려대학교 산학협력단 Pram에 사용하기 위한 gst막의 화학적 기계적 연마 방법 및 장치
US20210046602A1 (en) * 2019-08-13 2021-02-18 Applied Materials, Inc. Low-temperature metal cmp for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8518296B2 (en) * 2007-02-14 2013-08-27 Micron Technology, Inc. Slurries and methods for polishing phase change materials
US8309468B1 (en) * 2011-04-28 2012-11-13 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing composition and method for polishing germanium-antimony-tellurium alloys
JP5898420B2 (ja) 2011-06-08 2016-04-06 株式会社荏原製作所 研磨パッドのコンディショニング方法及び装置
CN102303281A (zh) * 2011-09-16 2012-01-04 北京通美晶体技术有限公司 一种减少晶片表面缺陷的方法
JP5909157B2 (ja) * 2012-06-28 2016-04-26 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US20150251293A1 (en) * 2012-10-03 2015-09-10 Fujimi Incorporated Polishing method and method for producing alloy material
KR20150060358A (ko) * 2013-11-26 2015-06-03 삼성디스플레이 주식회사 기판 절단 및 강화 장치, 기판의 절단 및 강화 방법
US10058975B2 (en) * 2016-02-12 2018-08-28 Applied Materials, Inc. In-situ temperature control during chemical mechanical polishing with a condensed gas
TWI642772B (zh) * 2017-03-31 2018-12-01 智勝科技股份有限公司 研磨墊及研磨方法
US10825987B2 (en) * 2018-06-06 2020-11-03 Micron Technology, Inc. Fabrication of electrodes for memory cells
WO2020005749A1 (en) 2018-06-27 2020-01-02 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
TWI838459B (zh) * 2019-02-20 2024-04-11 美商應用材料股份有限公司 化學機械拋光裝置及化學機械拋光方法
US11633833B2 (en) 2019-05-29 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Use of steam for pre-heating of CMP components
US11628478B2 (en) 2019-05-29 2023-04-18 Applied Materials, Inc. Steam cleaning of CMP components
TW202110575A (zh) 2019-05-29 2021-03-16 美商應用材料股份有限公司 用於化學機械研磨系統的蒸氣處置站
CN115103738A (zh) 2020-06-29 2022-09-23 应用材料公司 Cmp中的温度和浆体流动速率控制
KR20220116324A (ko) 2020-06-29 2022-08-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 화학 기계적 연마를 위한 스팀 생성의 제어
KR20220156633A (ko) 2020-06-30 2022-11-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Cmp 온도 제어를 위한 장치 및 방법
US11577358B2 (en) 2020-06-30 2023-02-14 Applied Materials, Inc. Gas entrainment during jetting of fluid for temperature control in chemical mechanical polishing

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5607718A (en) * 1993-03-26 1997-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Polishing method and polishing apparatus
US6000997A (en) * 1998-07-10 1999-12-14 Aplex, Inc. Temperature regulation in a CMP process
KR100681266B1 (ko) 2005-07-25 2007-02-09 삼성전자주식회사 가변 저항 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 상변화메모리 장치의 제조 방법
KR100962623B1 (ko) 2005-09-03 2010-06-11 삼성전자주식회사 상변화 물질층 형성 방법, 이를 이용한 상변화 메모리 유닛및 상변화 메모리 장치의 제조 방법
KR100861296B1 (ko) 2006-09-27 2008-10-01 주식회사 하이닉스반도체 컨파인드 셀 구조를 갖는 상변환 기억 소자 및 그의제조방법
JP5009101B2 (ja) * 2006-10-06 2012-08-22 株式会社荏原製作所 基板研磨装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101284553B1 (ko) * 2011-11-14 2013-07-11 고려대학교 산학협력단 Pram에 사용하기 위한 gst막의 화학적 기계적 연마 방법 및 장치
US20210046602A1 (en) * 2019-08-13 2021-02-18 Applied Materials, Inc. Low-temperature metal cmp for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity
US11897079B2 (en) * 2019-08-13 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Low-temperature metal CMP for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity

Also Published As

Publication number Publication date
US8133756B2 (en) 2012-03-13
US20100227435A1 (en) 2010-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20100101379A (ko) 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법, 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자 제조 방법
TWI419320B (zh) 相變材料層、其形成方法、具有該相變材料層之相變記憶體裝置及形成相變記憶體裝置之方法
TWI496658B (zh) 使用個別控制的溫度區之cmp系統及方法
JP4577694B2 (ja) 不揮発性メモリ素子及びその製造方法
CN100492696C (zh) 电可重写非易失存储元件及其制造方法
JP4095731B2 (ja) 半導体装置の製造方法及び半導体装置
US7589364B2 (en) Electrically rewritable non-volatile memory element and method of manufacturing the same
TWI508338B (zh) 單遮罩相變記憶體製程整合
Choi et al. Cyclic PECVD of Ge2Sb2Te5 films using metallorganic sources
US20100130013A1 (en) Slurry composition for gst phase change memory materials polishing
US7884347B2 (en) Phase-change memory device and method of fabricating the same
TWI402905B (zh) 用於拋光相變記憶裝置之化學機械拋光漿體組成物及使用其拋光相變記憶裝置之方法(二)
US9493677B2 (en) Polishing composition, method for fabricating thereof and method of chemical mechanical polishing using the same
JP2007129200A (ja) 不揮発性メモリ素子及びその製造方法
JP2007149913A (ja) 不揮発性メモリ素子及びその製造方法
US9068110B2 (en) Polishing slurry and chemical mechanical planarization method using the same
KR20120020556A (ko) 화학적 기계적 연마 공정의 슬러리 조성물 및 이를 이용하는 상변화 메모리 소자의 형성 방법
CN105449101B (zh) 相变存储器单元的形成方法
JPH08216023A (ja) 研磨装置
US20120007033A1 (en) Phase-change memory device and method of manufacturing the same
JP2008288587A (ja) アンチモン−亜鉛合金を利用した相変化形不揮発性メモリ素子及びその製造方法
Kim et al. Effects of pad temperature on the chemical mechanical polishing of tungsten
CN111004581A (zh) 一种相变材料复合磨料的化学机械抛光液及其应用
CN100356606C (zh) 相变存储器中纳米量级单元器件的制备方法
JP5090375B2 (ja) カルコゲナイド膜の形成方法及び記録素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid