CN107406721A - 用于高效率抛光含锗基材的化学机械抛光(cmp)组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种化学机械抛光(CMP)组合物(Q)，其包含：(A)无机颗粒，(B)通式(I)化合物，(C)含水介质，其中该组合物(Q)的pH为2至6。

Description

用于高效率抛光含锗基材的化学机械抛光(CMP)组合物
本发明涉及化学机械抛光(在下文中也缩写为CMP)领域。更特别地，其涉及一种用于抛光含锗基材的CMP组合物。
在半导体工业中，化学机械抛光为用于制造先进的光学、微电子机械和微电子材料和装置，例如半导体晶片的熟知技术。
在制造用于半导体工业的材料和装置的过程中，CMP用于使金属、半导体材料和/或氧化物表面平坦化。
CMP利用化学与机械作用的相互作用实现待抛光表面的平坦度。化学作用由也称作CMP组合物或CMP浆料的化学组合物提供。在平坦化期间可使用各种不同化学添加剂。施加氧化剂以氧化金属-/半金属表面以减缓材料移除。另一方面，旨在可控制材料移除。材料移除将以机械方式控制进行，且不利用各向同性化学蚀刻。为了避免该各向同性化学蚀刻或使该各向同性化学蚀刻减至最少，可添加蚀刻/腐蚀抑制剂至该CMP组合物。例如，在铜CMP的领域中，三唑及苯并三唑作为腐蚀抑制剂在本领域中充分描述。
机械作用通常通过抛光垫来进行，典型地将该抛光垫按压至待抛光表面上，且将其安装于可移动压板上。压板在抛光作用期间移动。压板的移动通常为线性的、旋转的或轨道的。
在典型的CMP方法步骤中，旋转晶片固持器使待抛光晶片与抛光垫接触。CMP组合物通常施用于待抛光晶片与抛光垫之间。
在现有技术中，包含研磨颗粒、添加剂及水的CMP组合物(其中该CMP组合物具有酸性pH且用于抛光含金属的表面)为已知的，且例如在下文参考文献中描述。
US 7,897,061 B2公开一种用于抛光含相变合金的基材的化学机械抛光(CMP)组合物。该组合物包含不超过约3重量％的量的微粒研磨剂材料及至少一种螯合剂。
WO 2013/018015公开一种制造半导体装置的方法，其包含在包含无机颗粒、有机颗粒或其混合物或复合物的化学机械抛光(CMP)组合物存在下化学机械抛光元素锗和/或Si1-xGex材料。除氧化剂以外，包含至少一种类型的有机化合物。
WO 2013/018016公开一种制造半导体装置的方法，其包含在pH值在3.0至5.5范围内的化学机械抛光(CMP)组合物存在下化学机械抛光元素锗和/或Si1-xGex材料。除二氧化硅颗粒以外，在实施例中包含作为氧化剂的过氧化氢。
US 8 540 894 B2公开一种主要由pH调节剂、水溶性聚合物化合物及含有亚烷基二胺结构的化合物组成的抛光组合物，该亚烷基二胺结构具有两个氮及具有至少一种键结至亚烷基结构的两个氮中的至少一个的嵌段类型聚醚，该嵌段类型聚醚具有氧亚乙基及氧亚丙基带。通过含有该化合物，抛光组合物的发泡因消泡性而抑制，且此外尤其在抛光之后，表面性质，例如轻微点缺陷及表面起雾(surface fog)可经改进。
本发明的一个目的为提供一种CMP组合物。特别是，寻求一种展示经改进的蚀刻行为以及有效抛光性能的CMP组合物，尤其
(i)待优选抛光的基材，例如元素锗的高材料移除速率(material removal rate；MRR)
(ii)锗和/或Si1-xGex相对于二氧化硅的高选择性(Ge和/或Si1-xGex:SiO2选择性)
(iii)锗和/或Si1-xGex的低静态蚀刻速率(static etching rate；SER)，
(iv)(i)、(ii)、(iii)的组合。
此外，CMP组合物旨在为稳定配制剂或分散体。
本发明的另一目的为提供一种适合于化学机械抛光包含元素锗或Si1-xGex(其中0.1≤x<1)的基材的CMP方法。
此外，寻求易于应用且需要尽可能少步骤的CMP方法。
因此，发现一种化学机械抛光(CMP)组合物(Q)，其包含
(A)无机颗粒，
(B)通式(I)化合物
且其中指数及变量具有以下含义：
X为CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C＝O或CH2CH2O，其中X通过各基团的碳原子键结至氮
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及R9彼此独立地为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
u及t为0或1，
对于在该结构中无聚合聚醚链的式(I)化合物，l、m、o、q及s为在0至5范围内的整数，且n、p及r为在1至5范围内的整数
对于在该结构中具有至少一个聚合聚醚链的式(I)化合物，l、m、o、q及s为在0至500范围内的整数，且n、p及r为在1至500范围内的整数
当u至少为1且X为C＝O或CH2CH2O时，则l或r为0，或l及r为0，
当u为1且X为CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH时，则l或r至少为1，或l及r至少为1，
或其盐，
(C)含水介质
其中该组合物(Q)的pH为2至6。
此外，发现该CMP组合物(Q)于化学机械抛光半导体工业中所用的基材(S)的用途，其实现本发明的目的，其中该基材(S)包含(i)元素锗或(ii)Si1-xGex，其中0.1≤x<1。
此外，发现一种用于制造半导体装置的方法，其包括在该CMP组合物(Q)存在下化学机械抛光半导体工业中所用的基材(S)，其实现本发明的目的，其中该基材(S)包含(i)元素锗或(ii)Si1-xGex，其中0.1≤x<1。
优选实施方案解释于权利要求书及说明书中。应理解，优选实施方案的组合在本发明的范围内。
根据本发明，该CMP组合物包含无机颗粒(A)。
(A)可为
-无机颗粒，例如金属、金属氧化物或碳化物，包括准金属、准金属氧化物或碳化物，或
-无机颗粒的混合物。
通常，颗粒(A)的化学性质不受特定限制。(A)可具有相同的化学性质或为不同化学性质的颗粒的混合物。通常，具有相同化学性质的颗粒(A)优选。
通常，(A)可为
-一种类型的胶态无机颗粒，
-一种类型的烟雾状无机颗粒，
-不同类型胶态和/或烟雾状无机颗粒的混合物。
通常，胶态无机颗粒为利用湿式沉淀法或凝结方法制备的无机颗粒；烟雾状无机颗粒通过例如使用法在氧气存在下用氢气高温火焰水解例如金属氯化物前体制备。
优选，无机颗粒(A)为胶态或烟雾状无机颗粒或其混合物。其中，金属或准金属的氧化物及碳化物为优选的。更优选地，颗粒(A)为氧化铝、二氧化铈、氧化铜、氧化铁、氧化镍、氧化锰、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氧化锡、二氧化钛、碳化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锆或其混合物或复合物。最优选地，颗粒(A)为氧化铝、二氧化铈、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或其混合物或复合物。特别是，(A)为二氧化硅颗粒。例如，(A)为胶态二氧化硅颗粒。
如本文所用，术语“胶态二氧化硅”指通过缩合聚合Si(OH)4制备的二氧化硅。前体Si(OH)4可例如通过水解高纯度烷氧基硅烷，或通过酸化硅酸盐水溶液获得。该胶态二氧化硅可根据美国专利第5,230,833号制备，或可作为各种市售产品中的任一个获得，例如FusoPL-1、PL-2及PL-3产品以及Nalco 1050、2327及2329产品以及购自DuPont、Bayer、AppliedResearch、Nissan Chemical、Nyacol及Clariant的其他类似产品。
该CMP组合物(Q)中(A)的量按该组合物(Q)的总重量计优选不超过10重量％，更优选不超过5.0重量％，最优选不超过3.0重量％，尤其不超过2.5重量％。(A)的量按该组合物(Q)的总重量计优选为至少0.05重量％，更优选至少0.1重量％，最优选至少0.5重量％，尤其至少0.8重量％。例如，(A)的量可在0.08重量％至3.2重量％范围内。
通常，颗粒(A)可以变化粒度分布含有。颗粒(A)的粒度分布可为单峰或多峰。在多峰粒度分布情况下，双峰通常优选。为了在本发明的CMP方法期间具有轻易地可再现性质特征及轻易地可再现条件，单峰粒度分布对于颗粒(A)可为优选的。颗粒(A)最优选具有单峰粒度分布。
颗粒(A)的平均粒度可在宽范围内变化。平均粒度为(A)在含水介质(M)中的粒度分布的d50值，且可使用例如动态光散射(DLS)或静态光散射(SLS)法测量。这些和其他方法是本领域所公知的，参见例如Kuntzsch，Timo；Witnik，Uirike；Hollatz，Michael Stintz；Ripperger，Siegfried；Characterization of Slurries Used for Chemical-MechanicalPolishing(CMP)in the Semiconductor Industry；Chem.Eng.Technol；26(2003)，第12卷，第1235页。
对DLS而言，通常使用Malvern Zetasizer Nano S(DLS，动态光散射测量，根据手册)或任何其他此类仪器。该技术在颗粒散射激光光源(λ＝650nm)时测量颗粒的流体动力学直径，其在与入射光成90°或173°的角度下检测。散射光强度的变化归因于颗粒在其运动穿过入射光束时的随机布朗运动且作为时间的函数监测。使用由仪器执行的作为延迟时间函数的自相关函数来提取衰变常数；较小的颗粒以较高的速度运动穿过入射光束且对应于较快的衰变。
这些衰变常数与颗粒的扩散系数Dt成比例，且用于根据Stokes-Einstein方程计算粒度(粒径)Dh：
其中假设悬浮颗粒(1)具有球形形态且(2)均匀分散(即不附聚)在含水介质(M)中。预期该关系式适用于含有低于1重量％固体的颗粒分散体，因为水性分散剂(M)的粘度η无显著偏差，其中η＝0.96mPa·s(温度T＝22℃)。无机颗粒(A)分散体的粒度分布通常在塑料比色管中在0.1％至1.0％固体浓度下测量，需要的话，用分散介质或超纯水进行稀释。
优选地，颗粒(A)的平均粒度在20至200nm范围内，更优选在25至180nm范围内，最优选在30至170nm范围内，尤其优选在40至160nm范围内，且尤其在45至150nm范围内，用动态光散射技术使用例如获自Malvern Instruments，Ltd.的高性能粒度分析仪如ZetasizerNano S或Horiba LB550的仪器测量。
根据DIN ISO 9277:2010-09测定的颗粒(A)的BET表面可在宽范围内变化。优选地，颗粒(A)的BET表面在1至500m2/g范围内，更优选在5至250m2/g范围内，最优选在10至100m2/g范围内，尤其在20至90m2/g范围内，例如在25至85m2/g范围内。
颗粒(A)可具有各种形状。颗粒(A)由此可具有一种或基本上仅一种形状。然而，颗粒(A)也可具有不同的形状。例如，可存在两种不同形状的颗粒(A)。例如，(A)可具有如下形状：立方体、具有斜边的立方体、八面体、二十面体、茧状物、结节和具有或不具有凸起或凹陷的球体。优选地，其基本上为球形，由此这些通常具有凸起或凹陷。
根据另一实施方案，无机颗粒(A)优选为茧状。茧状物可具有或不具有凸起或凹陷。茧状颗粒为具有10至200nm的短轴、长轴/短轴的比率为1.4比2.2，更优选1.6比2.0的颗粒。优选其的平均形状因子为0.7至0.97，更优选0.77至0.92，优选其的平均球度为0.4至0.9，更优选0.5至0.7，且优选其的平均等效圆直径为41至66nm，更优选48至60nm，其可利用透射电子显微法及扫描电子显微法测定。
下文参考图1-4解释茧状颗粒的形状因子、球度及等效圆直径的测定。
形状因子给出关于单独颗粒的形状及凹陷的信息(参看图1)，且可根据下式计算：
形状因子＝4π(面积/周长2)
球形颗粒的形状因子在无凹陷的情况下为1。当凹陷的数目增加时，形状因子的值减小。
球度(参看图2)使用中心矩(moment about the mean)给出关于单独颗粒的伸长率的信息，且可根据下式计算，其中M为相应颗粒的重心：
球度＝(Mxx-Myy)-[4Mxy 2+(Myy-Mxx)2]0.5/(Mxx-Myy)+[4Mxy 2+
(Myy-Mxx)2]0.5
伸长率＝(1/球度)0.5
其中
Mxx＝Σ(x-x平均)2/N
Myy＝Σ(y-y平均)2/N
Mxy＝Σ[(x-x平均)*(y-y平均)]/N
N形成相应颗粒的影像的像素的数目
x,y像素的坐标
x平均形成该颗粒影像的N像素的x坐标的均值
y平均形成该颗粒影像的N像素的y坐标的均值
球形颗粒的球度为1。当颗粒拉长时球度值减小。
单独非圆形颗粒的等效圆直径(在下文中也缩写为ECD)给出关于具有与相应非圆形颗粒相同面积的圆的直径的信息(参见图3)。
平均形状因子、平均球度及平均ECD为与所分析的颗粒数目相关的相应性质的算术平均值。
颗粒形状表征的程序如下。将20重量％固体含量的茧状二氧化硅颗粒含水分散体分散在碳箔上并干燥。利用能量过滤透射电子显微术(EF-TEM)(120千伏)和扫描电子显微术二次电子影像(SEM-SE)(5千伏)分析干燥的分散体。将分辨率为2k、16比特、0.6851nm/像素的EF-TEM影像(图4)用于分析。利用噪声抑制后的阈值对影像进行二进制编码。然后将颗粒手动分离。区别重叠和边缘颗粒，且不将其用于分析。计算和统计分类如前所定义的ECD、形状因子和球度。
例如，茧状颗粒为由Fuso Chemical公司制造的平均初级颗粒尺寸(d1)为35nm且平均次级颗粒尺寸(d2)为70nm的FUSO PL-3。
在变数R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及R9的定义中提及的有机部分为用于单独基团成员的单独列举的术语。所有烃链，也即所有烷基或烯基或烷基-酰基或烯基-酰基可为直链或支化，前缀Cn-Cm表示在各情况下在基团中碳原子的可能数目。应理解，Cn-Cm不受限于具有m及n的成员，且也包括在n与m之间的所有整数，
该类含义的实例为：
C1-C20烷基，例如CH3、C2H5、C3H7、C4H9、C5H11、C6H13、C7H15、C8H17、C9H19、C10H21、C11H23、C12H25、C13H27、C14H29、C15H31、C16H33、C17H35、C18H37、C19H39、C20H41。
C2-C20烯基，例如C2H3、C3H5、C4H7、C5H9、C6H11、C7H13、C8H15、C9H17、C10H19、C11H21、C12H23、C13H25、C14H27、C15H29、C16H31、C17H33、C18H35、C19H37、C20H39。
C1-C20烷基-酰基，例如CH2-酰基、C2H4-酰基、C3H6-酰基、C4H8-酰基、C5H10-酰基、C6H12-酰基、C7H14-酰基、C8H16-酰基、C9H18-酰基、C10H20-酰基、C11H22-酰基、C12H24-酰基、C13H26-酰基、C14H28-酰基、C15H30-酰基、C16H32-酰基、C17H34-酰基、C18H36-酰基、C19H38-酰基、C20H40-酰基。
C2-C20烯基-烷基，例如C2H2-酰基、C3H4-酰基、C4H6-酰基、C5H8-酰基、C6H10-酰基、C7H12-酰基、C8H14-酰基、C9H16-酰基、C10H18-酰基、C11H20-酰基、C12H22-酰基、C13H24-酰基、C14H26-酰基、C15H28-酰基、C16H30-酰基、C17H32-酰基、C18H34-酰基、C19H36-酰基、C20H38-酰基。
根据本发明，该CMP组合物包含至少一种通式(I)化合物(B)。
R1可优选为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
更优选R1可为H、OH、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一个碳碳双键的C5-C18烯基、C5-C18烷基-酰基、C5-C18烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
最优选R1可为H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
尤其优选R1可为H、CH2、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R2可优选为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
更优选R2可为H、OH、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一个碳碳双键的C5-C18烯基、C5-C18烷基-酰基、C5-C18烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
最优选R2可为H、OH、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一个碳碳双键的C5-C18烯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
尤其优选R2可为H、OH、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R3可优选为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
更优选R3可为H、OH、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一个碳碳双键的C5-C18烯基、C5-C18烷基-酰基、C5-C18烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
最优选R3可为H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
尤其优选R3可为H、CH2、CH3、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R4可优选为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
更优选R4可为H、OH、COONa、CH2、CH3、C5-C18烷基、具有至少一个碳碳双键的C5-C18烯基、C5-C18烷基-酰基、C5-C18烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
最优选R4可为H、OH、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
尤其优选R4可为H、OH、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
R5可优选为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
更优选R5可为H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一个碳碳双键的C5-C18烯基、C5-C18烷基-酰基、C5-C18烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
最优选R5可为H、COO-、COONa、CH2、CH3、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
尤其优选R5可为H、CH2、CH3、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R6可优选为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
更优选R6可为H、OH、COO-、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一个碳碳双键的C5-C18烯基、C5-C18烷基-酰基、C5-C18烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
最优选R6可为H、OH、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
尤其优选R6可为H、OH、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
R7可优选为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
更优选R7可为H、OH、COO-、CH、CH2、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
最优选R7可为H、OH、CH、CH2、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、OHCHCHOH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
尤其优选R7可为H、OH、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、OHCHCHOH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R8可优选为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
更优选R8可为H、OH、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
最优选R8可为H、OH、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
尤其优选R8可为H、C4-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C4-C16烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R9可优选为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
更优选R9可为O-、H、OH、CH3、CH2CH3或CH2COO-，
最优选R9可为O-、CH3、CH2CH3或CH2COO-，
尤其优选R9可为O-、CH3或CH2CH3。
X优选可为CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C＝O或CH2CH2O，
更优选X可为CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C＝O或CH2CH2O，
最优选X可为CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、CH2CH2CH、C＝O或CH2CH2O，
尤其优选X可为CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、C＝O或CH2CH2O，
对于在该结构中无聚合聚醚链的根据式(I)的化合物(B)，l、m、n、o、p、q、r及s优选可为0至5的整数，更优选l、m、n、o、p、q、r及s可为0至4的整数，最优选l、m、n、o、p、q、r及s可为0至3的整数，尤其优选l、m、n、o、p、q、r及s可为0至2的整数，例如1。
对于在该结构中具有至少一个聚合聚醚链的根据式(I)的化合物(B)，l、m、n、o、p、q、r及s优选可为0至500的整数，更优选l、m、n、o、p、q、r及s可为0至300的整数，最优选l、m、n、o、p、q、r及s可为0至200的整数，尤其优选l、m、n、o、p、q、r及s可为0至100的整数，例如4、6、8、10、13、17、22、25、29、33、35、37、41、47、50、54、58、62、67、71、73、78、81、84、85、87、91、95或97。
当通式(I)的R1、R3、R5和/或R7彼此独立地为一价取代基时，m、o、q和/或s为0，其意谓若R1为一价，则m为0，当R3为一价时，o为0，当R5为一价时，q为0，且当R7为一价时，s为0。当R1、R3、R5和/或R7彼此独立地为二价取代基时，m、o、q和/或s至少为1，其意谓若R1为二价，则m至少为1，当R3为二价时，o至少为1，当R5为二价时，q至少为1，且当R7为二价时，s至少为1。
在本发明的上下文中，一价取代基为可形成除氧氢键以外的一个额外共价化学键的取代基，一价取代基可为O-、H、OH、COO-、COONa、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-或CH2COONa。
在本发明的上下文中，二价取代基为可形成至少两个额外共价化学键的取代基，二价取代基可为CH、CH2、HOCHCHOH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
通常，化合物(B)可为具有至少一个非聚合侧链的分子或具有至少一个聚合侧链的分子。若化合物(B)的侧链为聚合侧链，则其优选为至少一个聚醚侧链，其中该至少一个聚醚侧链的末端氧亚烷基具有羟基官能团。例如，化合物(B)中该至少一个聚合聚醚侧链的末端氧亚乙基具有羟基官能团，或化合物(B)中该至少一个聚合聚醚侧链的末端氧亚丙基具有羟基官能团。通常，该至少一个聚醚侧链可为直链或支化，在化合物(B)中形成至少一个聚合聚醚侧链的氧亚烷基可在该聚合聚醚侧链中具有无规、交替、梯度和/或嵌段样分布。
优选地，在化合物(B)中的聚合聚醚侧链中，氧亚乙基与氧亚丙基之间的质量比在1:50至50:1范围内。更优选在1:20至20:1范围内。最优选在1:6至18:1范围内。尤其优选在1:2至15:1范围内。
例如，根据本发明的化合物(B)可在如下情况下最优选：X为CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、CH2CH2CH、C＝O或CH2CH2O；R1为H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R2为H、OH、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一个碳碳双键的C5-C18烯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R3为H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R4为H、OH、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R5为H、COO-、COONa、CH2、CH3、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R6为H、OH、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R7为H、OH、CH、CH2、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R8为H、OH、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R9为O-、CH3、CH2CH3或CH2COO-，且对于在该结构中无聚合聚醚链的式(I)化合物，u及t为0或1，l、m、o、q及s为在0至5范围内的整数，且n、p及r为在1至5范围内的整数，且对于在该结构中具有至少一个聚合聚醚链的式(I)化合物，l、m、o、q及s为在0至500范围内的整数，且n、p及r为在1至500范围内的整数，且当u至少为1且X为C＝O或CH2CH2O时，l或r为0，或l及r为0，且当X为CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH或CH2CH2CH时，l或r至少为1，或l及r至少为1。
例如，根据本发明的化合物(B)可在如下情况下尤其优选：X为CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、C＝O或CH2CH2O；R1为H、CH2、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R2为H、OH、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R3为H、CH2、CH3、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R4为H、OH、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R5为H、CH2、CH3、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R6为H、OH、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R7为H、OH、C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基、C8-C16烷基-酰基、C8-C16烯基-酰基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R8为H、C4-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C4-C16烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R9为O-、CH3或CH2CH3，且对于在该结构中无聚合聚醚链的式(I)化合物，u及t为0或1，l、m、o、q及s为在0至3范围内的整数，且n、p及r为在1至3范围内的整数，且
对于在该结构中具有至少一个聚合聚醚链的式(I)化合物，l、m、o、q及s为在0至250范围内的整数，且n、p及r为在1至250范围内的整数，且当u至少为1且X为C＝O或CH2CH2O时，l或r为0，或l及r为0，且当X为CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH或CH2CH2CH时，l或r至少为1，或l及r至少为1。
例如，根据本发明的化合物(B)为通式(I)化合物，其具有指数及变量的以下含义：
B1：
R1 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O l 1至100
R2 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O m 1至100
R3 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O n 1至100
R4 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O o 1至100
R5 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O p 1至100
R6 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O q 1至100
R7 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O r 1至100
R8 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O s 1至100
R9 ---------- t 0
X NCH2CH2 u 1
在聚醚侧链的B1中末端氧亚烷基为羟基官能团
B2：
B3：
R1 ---------- l 0
R2 ---------- m 0
R3 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O n 1至100
R4 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O o 1至100
R5 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O p 1至100
R6 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O q 1至100
R7 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O r 1至100
R8 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O s 1至100
R9 --------- t 0
X CH2CH2O u 1
B4：
R1 ---------- l 0
R2 ---------- m 0
R3 H n 1
R4 ---------- o 0
R5 CH2CH2O或CH2CH(CH3)O p 1至20
R6 H或CH3 q 1
R7 C1-C20烷基或C2-C20烯基 r 1
R8 ---------- s 0
R9 ---------- t 0
X C＝O u 1
B5：
B6：
R1 H l 1
R2 ---------- m 0
R3 CH3 n 1
R4 ---------- o 0
R5 CH3 p 1
R6 ---------- q 0
R7 C8-C16烷基或C8-C16酰基 r 1
R8 ---------- s 0
R9 O- t 1
X CH2CH2CH2N u 1
B7：
R1 H l 1
R2 ---------- m 0
R3 CH2CH2O n 1
R4 H o 1
R5 CH2COONa p 1
R6 ---------- q 0
R7 C8-C16烷基或C8-C16酰基 r 1
R8 ---------- s 0
R9 ---------- t 0
X CH2CH2N u 1
B8：
R1 H l 1
R2 ---------- m 0
R3 CH2CH2O n 1
R4 CH2COONa o 1
R5 CH2COONa p 1
R6 ---------- q 0
R7 C8-C16烷基或C8-C16酰基 r 1
R8 ---------- s 0
R9 ---------- t 0
X CH2CH2N u 1
B9：
R1 H l 1
R2 ---------- m 0
R3 CH3 n 1
R4 ---------- o 0
R5 CH2COO- p 1
R6 ---------- q 0
R7 C8-C16烷基或C8-C16酰基 r 1
R8 ---------- s 0
R9 CH3 t 1
X CH2CH2CH2N u 1
B10：
R1 C8-C16烷基 l 1
R2 ---------- m 0
R3 CH2 n 2
R4 OH o 1
R5 CH3 p 1
R6 ---------- q 0
R7 OH r 1
R8 ---------- s 0
R9 CH3 t 1
X CH2CH u 1
B11：
R1 C8-C16烷基 l 1
R2 ---------- m 0
R3 CH2 n 2
R4 OH o 1
R5 CH2 p 2
R6 OH q 1
R7 ---------- r 0
R8 ---------- s 0
R9 ---------- t 0
X C＝O u 1
B12：
B13：
R1 CH2 l 1
R2 OH m 1
R3 H n 1
R4 ---------- o 0
R5 H p 1
R6 ---------- q 0
R7 OHCHCHOH r 1
R8 C8-C16烷基 s 1
R9 ---------- t 0
X CH u 1
B14：
R1 ---------- l 0
R2 ---------- m 0
R3 CH2CH2O n 1
R4 C8-C16烷基-酰基或C8-C16烯基-酰基 o 1
R5 CH2CH2O p 1
R6 C8-C16烷基-酰基或C8-C16烯基-酰基 q 1
R7 ---------- r 0
R8 ---------- s 0
R9 ---------- t 0
X CH2CH2OH u 1
B15：
在B15中阴离子为CH3OSO2 -
根据本发明，CMP组合物(Q)中(B)的量按组合物(Q)的总重量计不超过0.5重量％，更优选不超过0.3重量％，最优选不超过0.2重量％，尤其不超过0.15重量％。根据本发明，(B)的量按组合物(Q)的总重量计为至少0.001重量％，优选至少0.002重量％，更优选至少0.005重量％，最优选至少0.007重量％，尤其至少0.008重量％。例如，(B)的量可在0.01重量％至0.12重量％范围内。
根据本发明，CMP组合物包含含水介质(C)。
(C)可为一种类型的含水介质或不同类型的含水介质的混合物。
通常，含水介质(C)可为任何包含水的介质。含水介质(C)优选为水与可与水混溶的有机溶剂(例如醇，优选C1至C3醇，或烷二醇衍生物)的混合物。更优选地，含水介质(C)为水。最优选地，含水介质(C)为去离子水。
若除(C)以外的组分的量总计为CMP组合物的x重量％，则(C)的量为CMP组合物的(100-x)重量％。
本发明的化学机械抛光(CMP)组合物(Q)进一步任选地包含一或多种氧化剂(D)，优选一或两种类型的氧化剂，更优选一种类型的氧化剂。通常，氧化剂(D)为能够氧化待抛光基材或其层中的一个的化合物。
优选地，一种以上氧化剂(D)中的一种或至少一种为过型氧化剂。更优选地，一种以上氧化剂(D)中的一种或至少一种选自：过氧化物、过硫酸盐、高氯酸盐、高溴酸盐、高碘酸盐及高锰酸盐或其衍生物。最优选地，该氧化剂(D)为过氧化物或过硫酸盐。尤其，该氧化剂(D)为过氧化物。特别是，(D)为过氧化氢。
氧化剂(D)(若存在)的总量可以任何宽范围比例含于本发明的CMP组合物中。优选地，(D)的总量在各情况下按该组合物的总重量计不超过20重量％，更优选不超过10重量％，最优选不超过5重量％，尤其不超过2.5重量％，例如不超过1.5重量％。优选地，(D)的总量在各情况下按本发明的相应CMP组合物的总重量计为至少0.01重量％，更优选至少0.08重量％，最优选至少0.4重量％，尤其至少0.75重量％，例如至少1重量％。若过氧化氢用作唯一的氧化剂(D)，则(D)的总量在各情况下按本发明的相应CMP组合物的总重量计优选为0.5重量％至4重量％，更优选1重量％至2重量％，例如1.2至1.3重量％。
化学机械抛光(CMP)组合物(Q)除(A)、(B)、(C)及(D)以外可包含如下文中所定义的一或多种额外组分。
根据本发明的CMP组合物的性质，分别例如在抵抗不同材料(例如，金属相对于二氧化硅)时，该组合物的稳定性、抛光性能及蚀刻行为，可视对应组合物的pH而定。
根据本发明，CMP组合物(Q)的pH在2至6范围内。优选地，根据本发明或所用组合物的pH值分别在2.5至5.8，更优选3.2至5.5，最优选3.5至5.3，尤其优选3.7至5.2，例如3.8至5.1范围内。
CMP组合物(Q)可进一步任选地含有按CMP组合物(Q)的总重量计0至2重量％的量的至少一种pH调节剂(N)。pH调节剂(N)不同于组分(A)、(B)及(C)。通常，pH调节剂(N)为添加至CMP组合物(Q)以将其pH值调节至所需值的化合物。优选地，CMP组合物(Q)含有至少一种pH调节剂(N)。优选pH调节剂为无机酸、羧酸、胺碱、碱氢氧化物、氢氧化铵，包括氢氧化四烷基铵。特别是，pH调节剂(N)为硝酸、硫酸、氨、氢氧化钠或氢氧化钾。例如，pH调节剂(N)为氢氧化钾或硝酸。
pH调节剂(N)(若存在)可以各种量含有。(N)(若存在)的量按CMP组合物(Q)的总重量计优选不超过2重量％，更优选不超过1重量％，最优选不超过0.5重量％，尤其不超过0.1重量％，例如不超过0.05重量％。(N)(若存在)的量按对应组合物(Q)的总重量计优选为至少0.0005重量％，更优选至少0.005重量％，最优选至少0.025重量％，尤其至少0.1重量％，例如至少0.4重量％。
本发明的CMP组合物可进一步任选地含有至少一种络合剂(E)，例如一种络合剂。通常，该络合剂为能够使待抛光基材或其层中的一个的离子络合的化合物。优选地，(E)为具有至少两个COOH基团的羧酸、含N羧酸、含N磺酸、含N硫酸、含N膦酸、含N磷酸或其盐。更优选地，(E)为具有至少两个COOH基团的羧酸、含N羧酸或其盐。最优选地，(E)为氨基酸或其盐。例如，(E)为甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、组氨酸或其盐。
络合剂(E)(若存在)可以变化量含有。(E)的量按对应组合物的总重量计优选不超过20重量％，更优选不超过10重量％，最优选不超过5重量％，例如不超过2重量％。(E)的量按对应组合物总重量计优选至少为0.05重量％，更优选至少0.1重量％，最优选至少0.5重量％，例如至少1重量％。
本发明的CMP组合物可进一步任选包含至少一种生物杀伤剂(H)，例如一种生物杀伤剂。通常，生物杀伤剂为通过化学或生物学方式阻止任何有害生物、使其无害化或对其施加控制效果的化合物。优选地，(H)为季铵化合物、基于异噻唑啉酮的化合物、N-取代的重氮烯二氧化物或N'-羟基重氮烯氧化物盐。更优选地，(H)为N取代的重氮烯二氧化物或N'-羟基重氮烯氧化物盐。
生物杀伤剂(H)(若存在)可以变化量含有。(H)(若存在)的量按对应组合物的总重量计优选不超过0.5重量％，更优选不超过0.1重量％，最优选不超过0.05重量％，特别是不超过0.02重量％，例如不超过0.008重量％。(H)(若存在)的量按对应组合物的总重量计优选至少为0.0001重量％，更优选至少0.0005重量％，最优选至少0.001重量％，尤其至少0.003重量％，例如至少0.006重量％。
根据本发明的CMP组合物也可分别含有(若需要)各种其他添加剂，包括(但不限于)稳定剂、表面活性剂等。所述其他添加剂为例如通常用于CMP组合物中的添加剂且因此为本领域熟练技术人员已知。该添加可例如使分散体稳定，或改进抛光性能或不同层之间的选择性。
该添加剂(若存在)可以变化量含有。该添加剂的量按对应组合物的总重量计优选不超过10重量％，更优选不超过1重量％，最优选不超过0.1重量％，例如不超过0.01重量％。该添加剂的量按对应组合物的总重量计优选至少为0.0001重量％，更优选至少0.001重量％，最优选至少0.01重量％，例如至少0.1重量％。
根据本发明的CMP组合物(Q)的实例：
Z1：
(A)无机颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.1至2.2重量％的量
(B1)其中l、m、n、o、p、q、r及s彼此独立地为1至150的整数
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.8至5.2。
Z2：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.1至2.9重量％的量
(B1)其中l、m、n、o、p、q、r及s彼此独立地为1至120的整数
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z3：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.5至2.3重量％的量
(B1)其中l、n、p及r彼此独立地为1至48的整数，且m、o、q及s彼此独立地为8至87的整数
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z4：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至3.4重量％的量
(B1)其中l、n、p及r彼此独立地为1至25的整数，且m、o、q及s彼此独立地为5至95的整数，R1、R3、R5及R7为CH2CH2O，且R2、R4、R6及R8为CH2CH(CH3)O
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z5：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至1,8重量％的量
(B1)其中l、n、p及r彼此独立地为1至60的整数，且m、o、q及s彼此独立地为10至110的整数，R1、R3、R5及R7为CH2CH2O，且R2、R4、R6及R8为CH2CH(CH3)O
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至4.8。
Z6：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.5至2.3重量％的量
(B1)其中l、n、p及r彼此独立地为1至75的整数，且m、o、q及s彼此独立地为4至90的整数，其为按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.6至4.6。
Z7：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至3.4重量％的量
(B1)其中l、n、p及r彼此独立地为1至85的整数，且m、o、q及s彼此独立地为5至150的整数，R1、R3、R5及R7为CH2CH(CH3)O，且R2、R4、R6及R8为CH2CH2O
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z8：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至3.4重量％的量
(B2)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z9：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至3.4重量％的量
(B5)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z10：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至3.4重量％的量
(B6)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z11：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至3.4重量％的量
(B8)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z12：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至3.4重量％的量
(B9)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z13：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至3.4重量％的量
(B10)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z14：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至3.4重量％的量
(B11)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z15：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至2.4重量％的量
(B12)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z16：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至2.6重量％的量
(B13)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z17：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至3.1重量％的量
(B14)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
Z18：
(A)二氧化硅颗粒，其为按相应CMP组合物的总重量计0.2至2.9重量％的量
(B15)按相应CMP组合物的总重量计0.001至0.3重量％的量
(C)含水介质
其中组合物(Q)的pH为2.2至5.4。
可通过本发明方法制造半导体装置，该方法包括在CMP组合物(Q)存在下化学机械抛光元素锗和/或Si1-xGex材料(其中0.1≤x<1)，优选地，该方法包括在CMP组合物(Q)存在下化学机械抛光元素锗和/或Si1-xGex。
通常，可通过本发明的方法制造的半导体装置不受特别限制。因此，半导体装置可为包含半导体材料(如硅、锗和III-V族材料)的电子组件。半导体装置可为以单个离散装置形式制造的半导体装置或以由在晶片上制造和互连的许多装置组成的集成电路(IC)形式制造的半导体装置。半导体装置可为两端装置(例如二极管)、三端装置(例如双极晶体管)、四端装置(例如霍尔效应传感器)或多端装置。优选地，半导体装置为多端装置。多端装置可为如集成电路和微处理器的逻辑设备或如随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)和相变随机存取内存(PCRAM)的内存装置。优选地，半导体装置为多端逻辑设备。尤其是，半导体装置为集成电路或微处理器。
通常，该元素锗和/或Si1-xGex可为任何类型、形式或形状的元素锗和/或Si1-xGex。该元素锗和/或Si1-xGex优选具有层和/或过生长的形状。若该元素锗和/或Si1-xGex具有层和/或过生长的形状，则该锗和/或Si1-xGex含量优选为以对应层和/或过生长的重量计90％以上，更优选95％以上，最优选98％以上，尤其99％以上，例如99.9％以上。通常，可以不同方法制备或获得该元素锗和/或Si1-xGex。该元素锗和/或Si1-xGex已优选在其他基材之间的沟槽中填充或生长，更优选在二氧化硅、硅或半导体工业中所用的其他分离及半导体材料中的沟槽中填充或生长，最优选在浅沟槽隔离(shallow-trench isolation；STI)二氧化硅之间的沟槽中填充或生长，尤其在选择性外延生长方法中的STI二氧化硅之间的沟槽中生长。若该元素锗和/或Si1-xGex已在STI二氧化硅之间的沟槽中填充或生长，则所述沟槽的深度优选为20至500nm，更优选150至400nm，且最优选250至350nm，尤其280至320nm。在另一实施方案中，若该元素锗和/或Si1-xGex已在二氧化硅、硅或在半导体工业中所用的其他分离及半导体材料之间的沟槽中填充或生长，则所述沟槽的深度优选为5至100nm，更优选为8至50nm，且最优选为10至35nm，尤其15至25nm。
元素锗为呈其化学元素形式的锗，且优选不包括以对应合金的重量计小于90％锗含量的锗盐或锗合金。
该Si1-xGex材料(其中0.1≤x<1)可为任何类型、形式或形状的Si1-xGex材料(其中0.1≤x<1)。通常，x可为在0.1≤x<1范围内的任何值。优选地，x在0.1≤x<0.8范围内，更优选地x在0.1≤x<0.5范围内，最优选地x在0.1≤x<0.3范围内，例如x为0.2。该Si1-xGex材料优选为Si1-xGex层，更优选应变松弛Si1-xGex层。该应变松弛Si1-xGex层可为US2008/0265375A1的第[0006]段中所述层，该专利特此以引用的方式并入。
若本发明方法包括化学机械抛光包含元素锗和/或Si1-xGex及二氧化硅的基材，则锗和/或Si1-xGex相对于二氧化硅的选择性关于材料移除速率优选高于10:1，更优选高于20:1，最优选高于30:1，特别是高于50:1，尤其高于75:1，例如高于100:1。该选择性可例如通过CMP组合物(Q)的有机化合物(B)的类型及浓度以及通过设定其他参数，例如pH值及氧化剂(D)浓度调节。通过变化氧化剂浓度(D)对抛光性能的作用尤其通过抛光Si1-xGex材料(其中0.1≤x<1)可见。
根据本发明的CMP组合物(Q)优选用于化学机械抛光包含元素锗和/或Si1-xGex材料(其中0.1≤x<1)的基材，优选用于化学机械抛光包含元素锗和/或Si1-xGex层和/或过生长的基材。该元素锗和/或Si1-xGex层和/或过生长的锗和/或Si1-xGex含量优选为以对应层和/或过生长的重量计90％以上，更优选95％以上，最优选98％以上，尤其99％以上，例如99.9％以上。可以不同方法获得元素锗和/或Si1-xGex层和/或过生长，优选通过在其他基材之间的沟槽中填充或生长，更优选通过在二氧化硅、硅或半导体工业中所用的其他分离及半导体材料之间的沟槽中填充或生长，最优选通过在STI(浅沟槽隔离)二氧化硅之间的沟槽中填充或生长，尤其通过在选择性外延生长方法中的STI二氧化硅之间的沟槽中生长。
若根据本发明的CMP组合物(Q)用于抛光包含元素锗及二氧化硅的基材，则锗和/或Si1-xGex相对于二氧化硅的选择性关于材料移除速率优选高于10:1，更优选高于20:1，最优选高于30:1，特别是高于50:1，尤其高于75:1，例如高于100:1。
制备CMP组合物的方法通常为已知的。这些方法可用于制备根据本发明的CMP组合物(Q)。这可通过合并上述组分(A)及(B)，例如将上述组分(A)及(B)分散或溶解于含水介质(C)，优选水中，且任选地经由添加酸、碱、缓冲剂或pH调节剂调节pH值进行。出于该目的，可使用常规及标准混合方法及混合设备(例如，搅拌容器、高剪切叶轮、超声混合器、均质器喷嘴或逆流混合器)。
CMP组合物(Q)优选通过分散无机颗粒(A)且溶解化合物(B)于含水介质(C)中，且调节pH值至2至6来制备。
抛光方法通常为已知的，且可在制造具有集成电路的晶片中通常用于CMP的条件下通过某些方法及设备进行。对于可用于进行抛光方法的设备不存在限制。
如本领域中已知，用于CMP方法的典型设备由以抛光垫覆盖的旋转压板组成。也使用轨道式抛光器。晶片安装于载体或夹盘上。晶片的加工面面向抛光垫(单面抛光方法)。保持环(retaining ring)将晶片固定于水平位置。
在载体下方，较大直径压板也通常水平放置，且提供与待抛光晶片表面平行的表面。压板上的抛光垫在平坦化方法期间与晶片表面接触。
为了产生材料损失，将晶片按压至抛光垫上。通常使载体及压板均围绕其自载体及压板垂直延伸的相应轴旋转。旋转中的载体转轴可相对于旋转中的压板保持固定于适当位置中，或可相对于压板水平地振荡。载体的旋转方向典型地(但未必)与压板的旋转方向相同。载体及压板的旋转速度通常(但未必)设定为不同值。在本发明的CMP方法期间，通常将CMP组合物(Q)以连续流形式或以逐滴方式涂覆至抛光垫上。压板温度通常设定为10℃至70℃的温度。
可通过(例如)用软垫(通常称作衬底膜)覆盖的钢制平板施加晶片上的负载。若使用更高级设备，则负载有空气或氮气压力的可挠性膜将晶片按压至垫上。因为晶片上的向下压力分布比具有硬压板设计的载体的向下压力分布更均匀，所以当使用硬抛光垫时，该膜载体对于低向下力方法优选。根据本发明，也可使用具有控制晶片上压力分布的选项的载体。其通常设计成具有多个不同室，所述室在一定程度上可彼此独立地装载。
关于其他细节，明确参考WO 2004/063301 A1，特别是第16页第[0036]段至第18页第[0040]段以及图2。
借助于本发明的CMP方法，可获得具有包含介电层的集成电路的晶片，其具有优异功能性。
根据本发明的CMP组合物(Q)可以即用浆料形式用于CMP方法中，其具有较长存放期且经长时段显示稳定粒度分布。因此其易于处置及储存。其展示优异抛光性能，尤其关于高锗和/或Si1-xGex MRR及高Ge和/或Si1-xGex:SiO2选择性的组合和/或高锗和/或Si1-xGexMRR及低锗和/或Si1-xGex SER的组合。
特别是，根据本发明的CMP组合物(Q)可用于抛光基材，所述基材包含在STI(浅沟槽隔离)二氧化硅之间的沟槽中生长的元素锗，或具有层和/或过生长的形状的元素锗或Si1-xGex，及具有以对应层和/或过生长的重量计98％以上的含量的锗和/或Si1-xGex。
因为其组分的量压低至最小值，所以根据本发明的CMP组合物(Q)及CMP方法可以成本有效的方式使用或应用。
CMP组合物(Q)不含添加剂的事实也导致简化制备根据本发明的CMP组合物的方法。
在不希望受特定理论束缚的情况下，对于强抑制作用而言具有胺官能团及羟基官能团为平衡比率的分子至关重要，使得抑制剂与锗表面能够产生良好相互作用，同时导致待抛光基材具有较疏含水表面。
各图展示：
图1：形状因子随颗粒形状变化的示意性说明
图2：球度随颗粒的伸长率变化的示意性说明
图3：等效圆直径(ECD)的示意性说明
图4：碳箔上的具有20重量％固体含量的干燥茧状二氧化硅颗粒分散体的能量过滤-透射电子显微镜(EF-TEM)(120千伏特)影像
实施例及比较实施例
通过pH电极(Schott,蓝线,pH 0-14/-5...100℃/3mol/L氯化钠)测量pH值。
锗层的冷静态蚀刻速率(cold static etching rate of a germanium layer；Ge-cSER)通过将获自KAMIC公司的1×1英寸锗试样在25℃下浸渍至对应组合物中10分钟，且测量浸渍之前及之后的质量损失测定。
锗层的热静态蚀刻速率(hot static etching rate of a germanium layer；Ge-hSER)通过将获自KAMIC公司的1×1英寸锗试样在50℃下浸渍至对应组合物中10分钟，且测量浸渍之前及之后的质量损失测定。
使用平均初级颗粒尺寸(d1)为35nm及平均次级颗粒尺寸(d2)为70nm(如使用动态光散射技术测定)(例如PL-3)的胶态茧状二氧化硅颗粒(A1)。
表1：茧状二氧化硅颗粒(A)的颗粒形状分析的实验结果
统计功能 ECD 球度 形状因子
单位 nm
颗粒数目 475 475 475
平均值 53.67 0.631 0.881
最小值 33.68 0.150 0.513
最大值 99.78 0.997 0.978
标准偏差 11.69 0.199 0.083
中值d50 51.32 0.662 0.911
d90 0.955
用于颗粒形状表征的程序
将具有20重量％固体含量的茧状二氧化硅颗粒含水分散体分散于碳箔上，且干燥。通过使用能量过滤-透射电子显微法(EF-TEM)(120千伏特)及扫描电子显微法二次电子影像(SEM-SE)(5千伏特)分析经干燥的分散体。将分辨率为2k、16比特、0.6851nm/像素的EF-TEM影像(图4)用于分析。利用噪声抑制后的阈值对影像进行二进制编码。然后将颗粒手动分离。区别重叠和边缘颗粒，且不将其用于分析。计算和统计分类如前所定义的ECD、形状因子和球度。
A2为具有如通过动态光散射所测定的约200g/m2的比表面积及15-25nm的平均直径的颗粒(例如由Akzo Nobel供应的Levasil 200E)。A3为具有如通过动态光散射所测定的85-95nm的平均直径的颗粒(例如由Nyacol公司供应的Nexsil 125A)。
对于测量电泳迁移率，使用来自Malvern公司的标准Zetasizer Nano装置。将样品在测量迁移率之前用10mmol/l KCl溶液稀释500倍。在23℃下进行测量。
对于台式抛光器上的评估，选择以下参数：
Powerpro 5000 Bühler。DF＝35N，板速度150rpm，压板速度150rpm，浆料流速20ml/min，20s调整，3min抛光时间，IC1000垫，金刚石调整剂(3M)。
在将新类型CMP组合物用于CMP前，通过数次清扫调整垫。对于移除速率的测定，抛光至少2个晶片且对自这些实验获得的数据取平均值。
在当地供应站中搅拌CMP组合物。
使用Sartorius LA310 S秤通过经涂覆的晶片或覆盖圆盘在CMP之前及之后的重量差异测定通过CMP组合物抛光的2英寸圆盘的锗材料移除速率(Ge-MRR)。重量差可转化成膜厚度差，因为抛光材料的密度(锗为5.323g/cm3)及表面积为已知的。用膜厚度差除以抛光时间得到材料移除速率的值。
使用Sartorius LA310 S秤通过经涂覆的晶片在CMP之前及之后的重量差异测定通过CMP组合物抛光的2英寸晶片的氧化硅材料移除速率(氧化物MRR)。重量差可转化成膜厚度差，因为抛光材料的密度(氧化硅为2.648g/cm3)及表面积为已知的。用膜厚度差除以抛光时间得到材料移除速率的值。
待抛光目的：实验台顶部抛光器上的非结构化的锗晶片和/或非结构化的氧化硅晶片
对于晶片抛光，反射工具用于300mm晶片，且Mirra Mesa工具用于200mm晶片，两者均由AMAT供应。AS抛光垫、IC1000垫(Dow chemicals)以93rpm的压板速度及87rpm的头速度使用。抛光压力为2psi，且300mm工具的浆料流速为150mL/min及Mirra Mesa抛光器的浆料流速为200mL/min。
MRR通过使用由Metryx供应的工具的重量损失测定，或通过Si1-xGex层的层厚度的光学厚度测定来测定(例如，KLA Spectra CD100或OP2600工具)。
将组分(A)、(B)及任选地(D)各自以表1中所指示量分散或溶解于去离子水(C)中。通过将氨水溶液(0.1％-10％)、10％KOH溶液或HNO3(0.1％-10％)添加至浆料调节pH。pH值用pH组合电极(Schott，蓝线22pH)测量。
表2：在使用这些组合物化学机械抛光2"非结构化的锗晶片的方法中，实施例1至24及比较实施例V1的CMP组合物、其pH值、Ge-cSER、Ge-hSER数据以及其Ge-MRR及氧化物-MRR数据，其中CMP组合物的含水介质(C)为去离子水。组分(A)、(B)、(D)的量以对应CMP组合物的重量计以重量百分比(重量％)为单位指定。若除(C)以外的组分的量总计为该CMP组合物的y重量％，则(C)的量为该CMP组合物的(100-y)重量％。
(表2：延续部分)
(表2：延续部分)
表3：选定化合物(B)的Ge-热静态蚀刻速率
表4：在使用这些组合物化学机械抛光结构化的硅锗晶片的方法中，实施例11至16的CMP组合物、其pH值、Ge-cSER、Ge-hSER数据以及其Ge-MRR及氧化物-MRR数据，其中CMP组合物的含水介质(C)为去离子水。组分(A)、(B)、(D)的量以对应CMP组合物的重量计以重量百分比(重量％)为单位指定。若除(C)以外的组分的量总计为该CMP组合物的y重量％，则(C)的量为该CMP组合物的(100-y)重量％。
(表4：延续部分)
如可通过表2、表3及表4中展示的实施例所显示出，根据本发明的CMP组合物在锗相对于氧化物选择性及蚀刻速率急剧降低方面展示经改进的抛光性能。

Claims (17)

1.一种化学机械抛光(CMP)组合物(Q)，其包含：
(A)无机颗粒，
(B)通式(I)化合物
且其中指数及变量具有以下含义：
X为CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C＝O或CH2CH2O，其中X通过各基团的碳原子键结至氮，
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及R9彼此独立地为O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基、C1-C20烷基-酰基、C2-C20烯基-酰基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，
u及t为0或1，
对于在该结构中无聚合聚醚链的式(I)化合物，l、m、o、q及s为在0至5范围内的整数，且n、p及r为在1至5范围内的整数，
对于在该结构中具有至少一个聚合聚醚链的式(I)化合物，l、m、o、q及s为在0至500范围内的整数，且n、p及r为在1至500范围内的整数，
当u至少为1且X为C＝O或CH2CH2O时，则l或r为0，或l及r为0，
当u为1且X为CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH时，则l或r至少为1，或l及r至少为1，
或其盐，
(C)含水介质
其中该组合物(Q)的pH为2至6。
2.根据权利要求1的CMP组合物(Q)，其中(B)特征在于X为通过末端CH2的碳原子键结至氮的CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N，u为1，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及R8彼此独立地为形成聚醚的CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，且t为0，其中该聚醚链的最末氧亚烷基具有羟基官能团。
3.根据权利要求2的CMP组合物(Q)，其中在该聚醚中CH2CH2O基团的数目在1至300范围内，且CH2CH(CH3)O基团的数目在1至500范围内。
4.根据权利要求1的CMP组合物(Q)，其中(B)特征在于X为通过末端CH2的碳原子键结至氮的CH2CH2N，u为1，且R1、R3、R5及R7为CH2CH(CH3)O，其中m、l、n、o、p、q、r及s为1，t为0，且R2、R4、R6及R8为氢。
5.根据权利要求1的CMP组合物(Q)，其中(B)特征在于X为通过CH2CH2O的末端CH2的碳原子键结至氮的CH2CH2O，且R3、R4、R5、R6、R7及R8彼此独立地为形成聚醚的CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，且t为0，其中该聚醚链的最末氧亚烷基具有羟基官能团。
6.根据权利要求5的CMP组合物(Q)，其中在该聚醚中CH2CH2O基团的数目在1至50范围内，且CH2CH(CH3)O基团的数目在1至100范围内。
7.根据权利要求1的CMP组合物(Q)，其中(B)特征在于X为通过羰基的碳原子键结至氮的C＝O，形成酰胺，且u为1，其中R3为H、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，R5为CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，且R4及R6为H，R7及R8彼此独立地为C1-C20烷基或具有至少一个碳碳双键的C2-C20烯基，且t为0，或其盐。
8.根据权利要求1的CMP组合物(Q)，其中(B)特征在于X为通过末端CH2的碳原子键结至氮的CH2、CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N，u为1至4的整数，当X为CH2，或者1时，R1为H，l为1，m为0，R3为CH2、CH3、CH2CH2O，n为1，当R3为CH3，或者1至4的整数时，R4为OH、CH2COONa，o为1，R5为CH2COO-、CH2COONa，p为1，q为0，且R7为C8-C16烷基、C8-C16酰基，r为1，s为0，当R7为C8-C16烷基时，l为0，m为0，或其盐，其中R9为O-、CH3、CH2CH3，且t为1。
9.根据权利要求1的CMP组合物(Q)，其中(B)特征在于X为通过末端CH2的碳原子键结至氮的CH2CH、CH2CH2CH，或X为通过羰基的碳原子键结至氮的C＝O，u为1，R1为C8-C16烷基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基，l为1，m为0，R3为CH2，n为1至4的整数，R4为-OH，o为1，R5为CH2、CH3，p为1，且q为0，当R5为CH3或p为1至4的整数时，R6为OH，q为1，R7为OH，r为1，s为0，当X为C＝O时，r为0，且s为0，或其盐，其中R9为CH3、CH2CH3，且t为1。
10.根据权利要求1的CMP组合物(Q)，其中(B)特征在于X为CH，u为1，R1为CH2，l为1至4的整数，R2为OH，m为1，R3为H、CH2CH2O，n为1，当R3为H，或者1至4的整数时，R4为C8-C16烷基、C8-C16酰基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基，o为1，R5为H、CH2CH2O，p为1，当R5为H，或者1至4的整数时，R6为C8-C16烷基、C8-C16酰基、具有至少一个碳碳双键的C8-C16烯基，q为1，R7为H、CHOH、HOCHCHOH，r为1，且R8为C4-C16烷基，s为1，或其盐，其中R9为CH3，t为1，且阴离子为Cl-、Br-、I-或[CH3OSO2]-。
11.根据权利要求1至10中任一项的CMP组合物(Q)，其中无机颗粒(A)为二氧化硅。
12.根据权利要求1至11中任一项的CMP组合物(Q)，其中该CMP组合物(Q)进一步包含(D)氧化剂。
13.根据权利要求1至11中任一项的CMP组合物(Q)的用途，其用于化学机械抛光半导体工业中所用的基材(S)。
14.根据权利要求13的用途，其中该基材(S)包含
(i)元素锗或
(ii)Si1-xGex，其中0.1≤x<1。
15.根据权利要求13或14的用途，其中该元素锗生长于浅沟槽隔离(STI)二氧化硅之间的沟槽中。
16.一种用于制造半导体装置的方法，其包括在根据权利要求1至12中任一项所定义的CMP组合物(Q)存在下化学机械抛光半导体工业中所用的基材(S)。
17.根据权利要求16的方法，其中该基材(S)包含
(i)元素锗或
(ii)Si1-xGex，其中0.1≤x<1。
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