CN107922787A - 化学机械抛光(cmp)组合物用于抛光含钴基材的用途 - 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)用于化学机械抛光包含(i)钴和/或(ii)钴合金以及(iii)TiN和/或TaN的基材(S)的用途，其中CMP组合物(Q)包含(E)无机粒子，(F)至少一种包含氨基以及酸基(Y)的有机化合物，其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数。(G)至少一种氧化剂，其量基于相应CMP组合物总重量为0.2至2.5重量％，(H)水性介质，其中CMP组合物(Q)具有大于6且小于9的pH。
Description
本发明基本上关于化学机械抛光(CMP)组合物用于抛光包含钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的半导体工业基材的用途，该组合物包含无机粒子、至少一种包含氨基以及酸基(Y)的有机化合物(其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数)、至少一种氧化剂以及水性介质。本发明也关于一种制备半导体装置的方法，其包括在该化学机械抛光(CMP)组合物存在下化学机械抛光基材或层。CMP组合物既显示钴以及TiN和/或TaN的改进材料移除速率(MRR)又显示关于Co的低蚀刻速率。
在半导体工业中，化学机械抛光(缩写为CMP)为应用于制造先进的光子、微机电及微电子材料及装置(如，半导体晶圆)中的熟知技术。
在制造用于半导体工业中的材料及装置期间，采用CMP以使金属和/或氧化物表面平坦化。CMP利用化学及机械作用的相互作用来达成待抛光表面的平坦度。化学作用由化学组合物(也称作CMP组合物或CMP浆料)来提供。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移动压板上。压板的移动通常为直线的、旋转的或轨道式的。
在典型CMP方法步骤中，旋转晶圆固持器使待抛光晶圆与抛光垫接触。CMP组合物通常施用于待抛光晶圆与抛光垫之间。
随着在超大规模集成电路(ultra large scale integrated Circuit；ULSI)技术中特征尺寸的连续缩减，铜互连结构的尺寸变得愈来愈小。为了减少RC延迟，铜互连结构中的障壁或粘着层的厚度变得更薄。传统铜障壁/粘着层堆栈Ta/TaN不再适合，因为Ta的电阻率相对较高，且铜无法直接电镀至Ta上。与Ta相比，钴具有较低电阻率且更便宜。Cu与Co之间的粘着性良好。Cu容易于在Co上成核，铜也可直接电镀于钴上。
在集成电路中，Co用作铜互连件的粘着层或障壁层，同时Co在内存装置中也可用作纳米结晶Co，且在MOSFET中用作金属闸极。
多孔低k介电材料已用于当前互连结构。据报导，低k材料容易于受到电浆或抛光浆料损坏。在当前化学机械抛光处理中，为了减少对低k介电质的损坏，用于铜及障壁的大部分目前浆料为酸性的。但观察到，铜及钴容易溶解在含有氧化剂(例如，过氧化氢)的酸性溶液中。此使铜及钴的抛光速率过高，使得其将诱发铜线凹陷。另外，在铜互连结构的侧壁上钴粘着层的溶解可导致铜线分层，且造成可靠性问题。
在半导体芯片制造中钴的另一项应用是借助CVD或PVD方法将钴沉积到沟槽或通孔中。介电层由内衬垫覆盖以确保Co不会分层或扩散到介电层中。Ti/TiN和/或Ta/TaN层可作为内衬和/或阻挡层使用。
对于如Co涂覆晶圆的CMP的镶嵌而言，在一个步骤去除Co和内衬是有好处的。因此，Co以及Ti/TiN和/或Ta/TaN的高移除速率是有利的。另一方面，介电质层不应被损坏，因此这种类型的材料需要低速率。
视超大规模集成电路(ULSI)技术中的所用整合方案而定，Co、Cu及、低k介电材料、Ti/TiN和/或Ta/TaN以不同量及层厚度共存在选择性、腐蚀、移除速率及表面质量方面向用于半导体装置制造中的化学机械抛光的组合物提出多项挑战。
现有技术中，CMP组合物(包含无机粒子、至少一种包含氨基以及酸基(Y)的有机化合物(其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数)、氧化剂以及水性介质)用于抛光包含金属及Ti/TiN和/或Ta/TaN的半导体工业基材的用途为已知且例如叙述于以下文献中。
US 6,840,971B2公开含有α-氨基酸的化学机械抛光组合物及浆料，其可用于抛光包括多层金属或金属和介电质例如Cu/TiN/Ti及Cu/TaN/Ta多层基材的基材。除了α-氨基酸，浆料包括磨料颗粒、氧化剂及任选包括钝化膜形成剂、分散剂、表面活性剂、抛光停止化合物以及稳定剂的进一步成分。特别适用于在可控制条件下以良好的速率抛光包括铜、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨及氮化钨层的基材。
因此，非常需要使用可以避免与现有技术相关的所有缺点的CMP组合物及CMP方法，缺点例如为聚焦铜和钨、Ta的低材料移除速率、与待抛光金属的腐蚀问题相关的酸性pH。
本发明目的之一为提供CMP组合物适用于化学机械抛光包含钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的基材的用途，且显示改进抛光性能，特别是高Co材料移除速率以及TiN和/或TaN的高材料移除速率以及可控制且可调整的钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的材料移除速率。此外，寻找CMP组合物的用途，其不仅导致钴和/或钴合金和TiN和/或TaN的高材料移除速率，而且还与低k介电材料以及其它金属(例如铜)兼容，并且显示氧化硅的低材料移除速率而导致良好的钴对氧化硅选择性。此外，它提供高质量表面光洁度、减少凹陷、储存稳定，并且在中性至碱性pH范围内可立即使用。
此外，提供相应CMP方法。
据上所述，化学机械抛光(CMP)组合物(Q)用于化学机械抛光包含(i)钴和/或(ii)钴合金以及(iii)TiN和/或TaN的基材(S)的用途，其中CMP组合物(Q)包含
(A)无机粒子，
(B)至少一种包含氨基以及酸基(Y)的有机化合物，其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数，
(C)至少一种氧化剂，其量基于相应CMP组合物总重量为0.2至2.5重量％，
(D)水性介质，
其中CMP组合物(Q)具有大于6且小于9的pH。
根据本发明另一方面，提供化学机械抛光(CMP)组合物，其包含
(A)胶态二氧化硅粒子，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.01重量％至2重量％，
(B)至少一种有机化合物(B)，其选自：谷氨酸、天冬氨酸、乙二胺四乙酸、亚氨基二乙酸、次氮基三乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、磺基丙氨酸、氨基三(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)以及乙二胺四(亚甲基膦酸)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％，
(C)过氧化氢，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.2重量％至1.8重量％，
(D)水性介质，
(E)至少一种腐蚀抑制剂(E)，其选自：咪唑、苯并咪唑、4-(二甲基氨基)苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、苯基四唑、N-月桂酰肌氨酸、4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.002重量％至0.1重量％，
(F)至少一种两亲性非离子表面活性剂，包含聚氧亚烷基(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％，
其中CMP组合物具有大于6且小于9的pH，
其满足本发明目的。
此外，以上所述本发明的目的借助用于制备半导体装置的方法而完成，该方法包括在该化学机械抛光(CMP)组合物(Q)存在下化学机械抛光半导体工业中所用基材(S)，其中基材(S)包含(i)钴和/或(ii)钴合金以及(iii)TiN和/或TaN。
令人惊讶的是，可以发现，使用根据本发明的CMP组合物(Q)导致钴的高材料移除速率以及对钴和/或钴合金及TiN和/或TaN的适当的TiN和/或TaN材料移除速率以及在多层基材上的低二氧化硅材料移除速率。
优选具体实施方案解释于申请专利范围及说明书中。应理解，优选具体实施方案的组合在本发明的范围内。
根据本发明，该CMP组合物包含无机粒子(A)。
一般而言，无机粒子(A)的化学性质不受特定限制。(A)可具有相同化学性质或为具有不同化学性质的粒子的混合物。通常，以具有相同化学性质的粒子(A)优选。
(A)可为
-无机粒子，如金属、金属氧化物或碳化物，包括类金属、类金属氧化物或碳化物，或
-无机粒子的混合物。
一般而言，(A)可为
-一种类型的胶态无机粒子，
-一种类型的烟雾状无机粒子，
-不同类型的胶态和/或烟雾状无机粒子的混合物。
一般而言，胶态无机粒子为利用湿式沉淀法制备的无机粒子；烟雾状无机粒子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驱物来制备。
优选地，无机粒子(A)为胶态或烟雾状无机粒子或其混合物。其中，金属或类金属的氧化物及碳化物为优选的。更优选地，粒子(A)为氧化铝、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，粒子(A)为氧化铝、氧化铈、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或其混合物或复合物。具体而言，(A)为二氧化硅粒子。举例而言，(A)为胶态二氧化硅粒子。
如本文所用，术语“胶态二氧化硅”指通过缩合聚合Si(OH)4而制备的二氧化硅。前驱物Si(OH)4可例如通过水解高纯度烷氧硅烷，或通过酸化硅酸盐水溶液来获得。该胶态二氧化硅可根据美国专利第5,230,833号制备，或可以各种市售产品中的任一个形式获得，如Fuso PL-1、PL-2及PL-3产品以及Nalco 1050、2327及2329产品以及购自DuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical、Nyacol及Clariant的其他类似产品。
根据本发明，在CMP组合物(Q)中(A)的量以该组合物(Q)的总重量计不大于3.0重量％。以该组合物(Q)的总重量计优选不大于2.5重量％，最优选不大于1.8重量％，尤其不大于1.5重量％。根据本发明，(A)的量以该组合物(Q)的总重量计为至少0.0001重量％，优选至少0.02重量％，更优选至少0.1重量％，最优选至少0.2重量％，尤其至少0.3重量％。举例而言，(A)的量可在0.4重量％至1.2重量％范围内。
一般而言，粒子(A)可以各种粒子尺寸分布含于该组合物(Q)中。粒子(A)的粒子尺寸分布可为单峰或多峰。在多峰粒子尺寸分布情况下，双峰通常优选。为了在本发明的CMP方法期间具有易于可再现性质特征及易于可再现条件，单峰粒子尺寸分布对于粒子(A)可为优选的。粒子(A)常常最优选具有单峰粒子尺寸分布。
一般而言，粒子(A)可具有何种粒子尺寸分布不受特别限制。
粒子(A)的平均粒子尺寸可在宽范围内变化。平均粒子尺寸为粒子(A)于水性介质(E)中的粒子尺寸分布的d50值，且可例如使用动态光散射(dynamic light scattering；DLS)或静态光散射(static light scattering；SLS)方法来量测。该类及其他方法在此项技术中已熟知，参看例如Kuntzsch,Timo；Witnik,Ulrike；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。
对于DLS，典型地使用Horiba LB-550V(DLS，根据手册的动态光散射量测)或任何其他此类仪器。此技术在粒子散射激光光源(λ＝650nm)时量测粒子的流体动力学直径，其在与入射光呈90°或173°的角度下侦测。散射光强度的变化归因于粒子在其移动穿过入射光束时的随机布朗运动(随机Brownian motion)，且监测其随时间的变化。使用由仪器执行的作为延迟时间的函数的自相关函数来提取衰变常数；较小粒子以较高速度移动穿过入射光束且对应于较快衰变。
衰变常数与粒子的扩散系数Dt成比例，且用于根据斯托克斯-爱因斯坦方程式(Stokes-Einstein equation)计算粒子尺寸：
其中假设悬浮粒子(1)具有球形形态且(2)均一地分散(即不聚结)于整个水性介质(E)中。此关系预期对于含有低于1重量％固体的粒子分散液保持成立，因为水性分散剂(E)的粘度无显着偏差，其中η＝0.96mPa.s(在T＝22℃下)。烟雾状或胶态无机粒子分散液(A)的粒子尺寸分布通常在塑料光析槽中在0.1％至1.0％固体浓度下量测，且若需要，用分散介质或超纯水进行稀释。
优选地，如用动态光散射技术使用例如高效能粒子尺寸分析仪(HighPerformance Particle Sizer；HPPS；来自Malvern Instruments有限公司)或HoribaLB550的仪器所量测，粒子(A)的平均粒子尺寸在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。
根据DIN ISO 9277：2010-09测定的粒子(A)的BET表面可在宽范围内变化。优选地，粒子(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95m2/g范围内，例如在25至92m2/g范围内。
粒子(A)可具有各种形状。从而，粒子(A)可具有一种或基本上仅一种类型的形状。然而，粒子(A)也有可能具有不同形状。举例而言，可存在两种类型的形状不同的粒子(A)。举例而言，(A)可具有如下的形状：聚结物、立方体、具有斜边的立方体、八面体、二十面体、茧状物、结节及球体，具有或不具有突起或凹痕。优选地，其基本上为球形，由此这些粒子(A)典型地具有突起或凹痕。
可能优选的是，无机粒子(A)为茧状。茧状物可具有或不具有突起或凹痕。茧状粒子为具有10至200nm的短轴、1.4至2.2、更优选1.6至2.0的长轴/短轴比率的粒子。优选其平均形状因子为0.7至0.97，更优选0.77至0.92，优选其平均球度为0.4至0.9，更优选0.5至0.7，且优选其平均等效圆直径为41至66nm，更优选48至60nm，其可利用穿透式电子显微法及扫描电子显微法测定。
下文参考图1至图4解释茧状粒子的形状因子、球度及等效圆直径的测定。
形状因子提供关于个别粒子的形状及凹痕的信息(参看图1)，且可根据下式计算：
形状因子＝4π(面积/周长2)
无凹痕的球形粒子的形状因子为1。当凹痕的数目增加时，形状因子的值减小。
球度(参看图2)使用中心矩(moment about the mean)给出关于个别粒子的伸长率的信息，且可根据下式计算，其中M为相应粒子的重心：
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形成个别粒子的影像的像素的数目
x,y像素的坐标
x平均形成该粒子影像的N个像素的x坐标的均值
y平均形成该粒子影像的N个像素的y坐标的均值
球形粒子的球度为1。当粒子拉长时球度值减小。
个别非圆形粒子的等效圆直径(在下文中也缩写为ECD；equivalent circlediameter)给出关于具有与个别非圆形粒子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为与所分析的粒子数目相关的个别性质的算术平均值。
粒子形状特性化的程序如下。将具有重量20％固体含量的水性茧状二氧化硅粒子分散液分散于碳箔上，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(Scanning Electron Microscopy secondary electronimage；SEM-SE)(5千伏特)分析经干燥的分散液。分辨率为2k、16位、0.6851纳米/像素的EF-TEM影像(参见图4)用于该分析。在噪声抑制之后使用临限值对影像进行二进制编码。然后手动地分离粒子。辨别上覆粒子及边缘粒子，且其不用于该分析。计算且以统计方式分类如先前所定义的ECD、形状因子及球度。
举例而言，茧状粒子可为由Fuso Chemical公司制造的平均一次粒子尺寸(d1)为35nm且平均二次粒子尺寸(d2)为70nm的PL-3。
根据本发明，所用CMP组合物(Q)包含(B)至少一种有机化合物，其包含氨基以及酸基(Y)，其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数。
一般而言，可以使用任何此种有机化合物。
酸基(Y)定义为(Y)本身以及其去质子化形式。包含于有机化合物(B)的酸基(Y)优选为任何酸基，以致于
反应或
反应
的pKa值(酸解离常数的对数量测)不大于7，更优选不大于6，最优选不大于5.5，特别优选不大于5，在25℃及大气压下于去离子水中量测。
包含于有机化合物(B)的酸基(Y)优选为羧酸(–COOH)、碳酸(–O–COOH)、磺酸(–SO3H)、硫酸(–O–SO3H)、膦酸(–P(＝O)(OH)2)、磷酸(–O–P(＝O)(OH)2)部分、或其去质子化形式。更优选，该酸基(Y)为羧酸(–COOH)、磺酸(–SO3H)、硫酸(–O–SO3H)或膦酸(–P(＝O)(OH)2)部分、或其去质子化形式。最优选，该酸基(Y)为羧酸(–COOH)、磺酸(–SO3H)或膦酸(–P(＝O)(OH)2)部分，或其去质子化形式。
优选，酸基(Y)直接共键价结至有机化合物(B)的碳原子。
有机化合物(B)包含氨基以及酸基(Y)，其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1整数，优选为氨基酸、经取代的二乙二胺、经取代的二亚乙基三胺、仲胺或叔胺。更优选、(B)为氨基酸、经取代的乙二胺、经取代的二亚乙基三胺、或叔胺。最优选，(B)为α-氨基酸，经取代的乙二胺或经取代的二亚乙基三胺。
例如，有机化合物(B)为酸性α-氨基酸。
有机化合物(B)包含氨基以及酸基(Y)，其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数。优选，n为1、2、3、4或5。更优选，n为1、2、3或4。最优选，n为1、2或3。例如，n为1。
至少一种有机化合物(B)为非聚合化合物，优选具有低于600g/mol的分子量。更优选具有低于580g/mol的分子量。最优选具有低于300g/mol的分子量。例如具有低于250g/mol的分子量。
一般而言，具有氨基以及酸基的任何有机化合物被称为氨基酸。基于本发明的目的，所有单独的立体异构物以及其外消旋混合物也被视为氨基酸。优选，氨基以及酸基二者附接于一个碳(称为α-氨基羧酸)，用作CMP浆料中的化学添加剂。许多α-氨基羧酸为已知者，且有作为活生物体蛋白质的基础成分的二十种“天然”氨基酸。视存在于水性载体的侧链而定，氨基酸可为酸性、中性或碱性。如果α氨基酸的侧链包含额外的质子供给基(酸性)例如羧酸基，氨基酸为酸性氨基酸。
要理解，本发明全文的经取代为包含至少一个碳原子的基团共价结合至乙二胺或二亚乙基三胺结构(如果存在于有机化合物(B))的至少一个氮原子。包含碳原子的基团作为包含氮的乙二胺或二亚乙基三胺结构与酸基(Y)之间的连接基，作为化合物(B)整体。
包含碳原子的基团优选为CH2、CH2CH2、CH2CH2CH2或CH2CH2CH2CH2基团，更优选为CH2、CH2CH2或CH2CH2CH2基团，最优选为CH2基团。
如果包含氨基以及酸基(Y)(其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数)的有机化合物(B)包含氨基酸，它优选为天冬氨酸、谷氨酸或磺基丙氨酸以及其混合物及盐类。例如，(B)为天冬氨酸。
如果包含氨基以及酸基(Y)(其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数)的有机化合物(B)包含经取代的乙二胺，它优选为乙二胺四乙酸或乙二胺四(亚甲基膦酸)以及其混合物及盐类。例如，(B)为乙二胺四乙酸。
如果包含氨基以及酸基(Y)(其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数)的有机化合物(B)包含经取代的二亚乙基三胺，它优选为二亚乙基三胺五乙酸或二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)。
如果包含氨基以及酸基(Y)(其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数)的有机化合物(B)包含叔胺，它优选为氨基三(亚甲基膦酸)。
根据本发明，CMP组合物(Q)所用(B)的量以组合物(Q)总重量计不大于2重量％。以组合物(Q)总重量计，优选不大于1.8重量％，最优选不大于1.6重量％，特别不大于1.4重量％。根据本发明，(B)的量以组合物(Q)总重量计至少0.1重量％，优选至少0.4重量％，更优选至少0.5重量％，最优选至少0.6重量％，特别至少0.7重量％。例如，(B)的量可在0.45重量％至1.59重量％的范围。
令人惊讶的发现，添加包含氨基以及酸基(Y)(其中该化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数)的有机化合物(B)作为抛光添加剂可提高所有金属即钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的金属材料移除速率，此与其它氨基酸例如甘氨酸仅增进Co材料移除速率不同。
根据本发明所用的CMP组合物包含至少一种氧化剂(C)，优选一至两种类型的氧化剂(C)，更优选一种类型的氧化剂(C)。氧化剂(C)不同于组分(A)、(B)、(D)、(E)及(F)。一般而言，氧化剂为能够氧化待抛光基材或其层中的一个的化合物。优选，(C)为过型氧化剂。更优选，(C)为过氧化物、过硫酸盐、过氯酸盐、过溴酸盐、过碘酸盐、过锰酸盐或其衍生物。最优选，(B)为过氧化物或过硫酸盐。尤其(C)为过氧化物。举例而言，(C)为过氧化氢。
该至少一种氧化剂(C)可以变化量含于根据本发明所用的CMP组合物中。在各情况下以根据本发明所用的CMP组合物的总重量计，优选(C)的量不大于2.5重量％(重量％在各情况下表示“重量百分比”)，更优选不大于2.2重量％，最优选不大于1.8重量％，尤其不大于1.5重量％，例如不大于1.2重量％。在各情况下以根据本发明所用的组合物的总重量计，优选(C)的量为至少0.2重量％，更优选至少0.25重量％，最优选至少0.3重量％，尤其至少0.35重量％，例如至少0.4重量％。
根据本发明，所用CMP组合物包含水性介质(D)。(D)可为一种类型水性介质或不同类型的水性介质的混合物。
一般而言，水性介质(D)可为含有水的任何介质。优选地，水性介质(D)为水与可与水混溶的有机溶剂(例如醇，优选为C1至C3醇，或烷二醇衍生物)的混合物。更优选地，水性介质(D)为水。最优选地，水性介质(D)为去离子水。
若除(D)以外的组分的量总计为CMP组合物的x重量％，则(D)的量为CMP组合物(Q)的(100-x)重量％。
分别根据本发明使用的CMP组合物的性质，如该组合物在抵抗不同材料(例如，金属相对于二氧化硅)时的稳定性、抛光效能及蚀刻行为，可视对应组合物的pH而定。
根据本发明所用CMP组合物(Q)的pH在大于6至小于9的范围。优选，根据本发明使用CMP组合物的pH值分别在6.2至8.9，更优选6.8至8.8，最优选7.5至8.7，特别优选7.8至8.6，例如7.9至8.5。
本发明所用CMP组合物(Q)可进一步视需要包含至少一种腐蚀抑制剂(E)。
一般而言，腐蚀抑制剂为可在个别基材表面上形成保护分子层的化合物。在抛光期间，经抛光表面的金属离子进入抛光溶液。因此，潜在的腐蚀抑制剂与待被保护基材表面的优选反应而不是通过与形成金属配合物中的溶液中的金属离子反应作为典型的络合/螯合剂是重要的性质。用于例如Cu-CMP苯并三唑(BTA)以及其它三唑(1,2,3-三唑，1,2,4-三唑)的常见已知腐蚀抑制剂不足以用于包含Co的基材或层的腐蚀抑制。目前相信BTA以及其它三唑优选作为络合/螯合剂与溶解的Co离子反应而不与基材的Co表面反应。形成的Co-BTA/三唑配合物不足以溶于水性介质并沉淀。抛光时间内，溶液中BTA/三唑浓度持续减少，使得除了BTA/三唑与Co-基材表面反应倾向降低之外，与表面的反应机率通过降低的浓度而另外减少，造成几乎没有表面腐蚀防护。此外，沉淀的Co-BTA/Co-三唑通过在待抛光表面上形成缺陷并通过变色而影响抛光设备例如抛光垫而对抛光性能产生负面影响。
一般而言，任何此种化合物可用作腐蚀抑制剂(E)。
优选，至少一种腐蚀抑制剂(E)为邻苯二甲酸、4-磺基邻苯二甲酸、4-羟基邻苯二甲酸、3-氨基邻苯二甲酸、4-氨基邻苯二甲酸、4-甲基邻苯二甲酸、4-甲氧基邻苯二甲酸、3,3,4,4-二苯甲酮四羧酸、5-氨基间苯二甲酸、间苯二甲酸、1,3,5-苯三羧酸、5-羟基间苯二甲酸、5-甲基间苯二甲酸、1,2,3-苯三羧酸水合物、4-羟基间苯二甲酸、5-甲氧基间苯二甲酸、4-甲氧基间苯二甲酸、(1,1,2,1)联三苯基-3,5-二羧酸、1,2,4,5-苯四羧酸、对苯二甲酸、1,2,4-苯三羧酸、2-氨基对苯二甲酸、9,10-蒽二羧酸、苯五羧酸、苯六甲酸、2,5-二羟基对苯二甲酸、2,5-二氨基对苯二甲酸、2,5-二甲基-对苯二甲酸二甲基酯、5,5-羰基双(偏苯三酸)、3,5-二甲基吡唑、吡唑、5-甲基-1H-吡唑-3-羧酸、1-甲基吡唑、1,3,5-三甲基-1H-吡唑-4-羧酸、3-甲基-1-苯基-1H-吡唑、3,5-二甲基-1-苯基吡唑、5-氨基-3-甲基-1-苯基吡唑、1-苯基-1H-吡唑-5-羧酸、5-苯基-1H-吡唑-3-羧酸、3,5-二苯基吡唑、5-氨基-1-甲基-1H-吡唑、3-甲基吡唑、3-氨基-5-苯基吡唑、3-吡唑羧酸、3-氨基吡唑、3-氨基-5-乙基-1H-吡唑、1-甲基-1H-吡唑基-3-胺、3(5)-苯基-1H-吡唑、4,6-二羟基吡唑并[3,4-d]嘧啶、3,5-吡唑二羧酸单水合物、1,3-二甲基-1H-吡唑基-5-胺、5-氨基-1-乙基吡唑、3-甲基-1H-吡唑-5-羧酸乙酯、1,3-二苯基-1H-吡唑基-5-胺、1,5-二甲基-1H-吡唑-3-羧酸乙酯、1,3-二甲基-1H-吡唑-5-羧酸、1,5-二甲基-1H-吡唑-3-羧酸、吡唑并[1,5-a]吡啶-2,3-二羧酸二甲酯、1-甲基-1H-吡唑-4-羧酸、3-氨基-5-羟基吡唑、3-氨基-4-乙氧羰基吡唑、4-甲基吡唑、1-甲基-3-苯基-1H-吡唑基-5-胺、1-甲基-5-苯基-1H-吡唑-3-羧酸、1-甲基-3-苯基-1H-吡唑-5-羧酸、1H-吡唑-3-羧酸甲酯、1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸、5-氨基-1-苯基-1H-吡唑-4-羧酸乙酯、吡唑并[1,5-a]吡啶-3-羧酸、4-(1H-吡唑基-1-基)苯胺、5-氨基-1-甲基-1H-吡唑-4-羧酰胺、1-甲基-1H-吡唑-3-羧酸、吡唑并[1,5-a]嘧啶-3-羧酸、3-(4-甲氧基苯基)吡唑、1,3,5-三甲基-1H-吡唑基-4-胺、3-(5-甲基-1H-吡唑基-4-基)丙基胺、5-氨基-1-甲基吡唑-4-羧酸乙酯、3-甲基-1H-吡唑基-5-胺、2-甲基-2H-吲唑-3-羧酸、3,5-二甲基-1H-4-吡唑羧乙酯、4-吡唑羧酸乙酯、吡唑-3,5-二羧酸二乙酯、4-吡唑羧酸、6-氨基-2-甲基-2H-吲唑、1-乙基-3-甲基-1H-吡唑-5-羧酸、4-(3,5-二甲基-1H-吡唑基-1-基)苯胺、4-[3,5-二(叔丁基)-1H-吡唑基-1-基]苯胺、2-(1H-吡唑基-1-基)苯甲酸、(1,3-二甲基-1H-吡唑基-5-基)甲醇、(3,5-二甲基-1-苯基-1H-吡唑基-4-基)甲醇、3,5-二甲基-1-苯基-1H-吡唑-4-羧酸、吡唑并[1,5-a]吡啶-2-羧酸、5-氨基-3-(4-甲基苯基)吡唑、4-(3,5-二甲基-1H-吡唑基-1-基)苯甲酸、4-乙基氢1-甲基-1H-吡唑-4,5-二羧酸酯、3-氨基-5-叔丁基-1H-吡唑、(1-甲基-1H-吡唑基-5-基)甲醇、(1-甲基-1H-吡唑基-3-基)甲醇、7-氨基-2-甲基吲唑、5-甲基-1-苯基-1H-吡唑-4-羧酸、3-(2-呋喃基)-1H-吡唑基-5-胺、1-芐基-3-(叔丁基)-1H-吡唑-5-羧酸、3-(2-呋喃基)-1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸乙酯、1-甲基-5-苯基-1H-吡唑-4-羧酸、5-(2-呋喃基)-1-甲基-1H-吡唑-3-羧酸、3,5-二甲基-1H-吡唑-4-羧酸、5-(2-呋喃基)-1H-吡唑-3-羧酸、1-苯基-5-丙基-1H-吡唑-4-羧酸、3-(叔丁基)-1-甲基-1H-吡唑基-5-胺、3-环丙基-1-甲基-1H-吡唑基-5-胺、组织胺、咖啡因、茶碱、黄嘌呤、L-组氨酸、鸟嘌呤、可可碱、咪唑丙烯酸、鸟苷、咪唑并[1,2-a]吡啶、咪唑、苯并咪唑L-肌肽、5-氨基咪唑-4-羧酰胺、7-(2,3-二羟基丙基)茶碱、1,1'-羰基二咪唑、4,5-咪唑二羧酸、N-甲基咪唑、4-苯基-1H-咪唑、2-苯基咪唑、N-[2-(1H-咪唑-4-基)乙基]乙酰胺、2-甲基咪唑、咪唑并[1.2-b]哒嗪、4-甲基咪唑、2'-脱氧肌苷、2,4-二甲基咪唑、2-乙基咪唑、1H-咪唑-4-羧酸、3-甲基黄嘌呤、1,2-二甲基咪唑、1-乙酰基咪唑、5-氨基咪唑-4-羧酰胺-1-β-D-核糖核苷、4,5-咪唑二羧酸二甲酯、1-芐基咪唑、1-十二烷基l咪唑、N-(3-氨基丙基)咪唑、咪唑并[1,2-a]吡啶-3-羧酸、1-苯基咪唑、4-(咪唑-1-基)酚、1H-咪唑-2-羧酸、1-甲基-1H-咪唑-4-羧酸甲基酯、1-甲基-1H-咪唑-5-羧酸甲酯、(1-甲基-1H-咪唑-4-基)甲醇、4-咪唑羧酸甲酯、(1-甲基-1H-咪唑-2-基)甲醇、4-(1H-咪唑-1-基)苯甲酸、Nα-BOC-L-组氨酸、1,1'-草酰二咪唑、3-(1H-咪唑-1-基)丙酸、2-氨基-7-乙基-1,7-二氢-6H-嘌呤-6-酮、1-甲基-1H-咪唑-2-羧酸、2-甲基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-羧酸、2-(1H-咪唑-1-基)苄基胺、2-(1H-咪唑-1-基)苯胺、2-(2-甲基-1H-咪唑-1-基)苯胺、3-异丁基-1-甲基黄嘌呤、1-烯丙基咪唑、2-异丙基咪唑、1-甲基-1H-咪唑-4-羧酸、1-甲基-1H-咪唑-5-羧酸、4-甲基-5-咪唑羧基乙酯、4-(1H-咪唑-1-基甲基)苯胺、无环鸟苷(Acycloguanosine)、咪唑并[1,2-a]吡啶-2-羧酸单水合物、(2-丁基-1H-咪唑-4-基)甲醇、(2-丁基-1H-咪唑-4-基)甲醇、4-(2-甲基-1H-咪唑-1-基)苯胺、2-苯基-1H-咪唑-4-羧酸1.5水合物、咪唑并[1,2-a]吡啶-2-基甲醇、[4-(1H-咪唑-1-基)苯基]甲醇、[4-(1H-咪唑-1-基甲基)苯基]甲醇、咪唑并[1,2-a]吡啶-6-甲腈、3-(1H-咪唑-1-基)苯甲酸、N-α-FMOC-N-三tyl-L-组织胺、4-(1H-咪唑-1-基甲基)苄腈、3-(1H-咪唑-1-基甲基)苯胺、1,2-二甲基-1H-咪唑-5-羧酸、四唑、5-苯基四唑、5-氨基四唑、5-(氨基甲基)四唑、1-丙基5-氨基四唑、1-丁基5-氨基四唑、3-(1H-四唑-1-基)丙酸、(5-氨基-1H-四唑-1-基)乙酸、4-(1H-四唑-1-基甲基)苯甲酸、(5-氨基-1H-四唑-1-基)乙酸乙酯、1H-四唑-5-乙酸乙酯、5-(4-甲基苯基)-1H-四唑、4-(1H-四唑-5-基甲基)酚、4-[(5-甲基-1H-四唑-1-基)甲基]苯甲酸、4-(1H-四唑-5-基氧基)苯胺、3-(1H-四唑-5-基)苄基醇、4-(1H-四唑-5-基)哌啶、2-(1H-四唑-1-基)苯胺、1-烯丙基-N-芐基-1H-四唑-5-胺、2-(1H-四唑-5-基)-苯基胺、3-(1H-四唑-1-基)酚、亚戊基四唑、(5-甲基-1H-四唑-1-基)(苯基)乙酸、2-氨基-4-(1H-四唑-5-基)苯甲酸、3-甲氧基-5-(1H-四唑-1-基)苯胺、3-苯基-2-四唑-1-基-丙酸、4-(5-甲基-1H-四唑-1-基)苯胺、3-(5-甲基-1H-四唑-1-基)苯胺、3-(1H-四唑-1-基)苯甲酸、4-(5-甲基-1H-四唑-1-基)酚、2-羟基-5-(1H-四唑-1-基)苯甲酸、3-(5-甲基-1H-四唑-1-基)酚、3-(5-p-甲苯基-四唑-1-基)-丙酸、5-(3-吡啶)-1H-四唑、5-(2-吡啶)-1H-四唑、[4-(5-甲基-1H-四唑-1-基)苯基]乙酸、3-(1H-四唑-1-基)-1H-吡唑-4-羧酸、(5-氨基-1H-四唑-1-基)乙酸、(5-甲基-1H-四唑-1-基)(苯基)乙酸、[4-(5-甲基-1H-四唑-1-基)苯基]乙酸、1-烯丙基-N-苄基-1H-四唑-5-胺、1H-四唑-5-乙酸、2-(1H-四唑-1-基)苯胺、2-(1H-四唑-5-基)-苯基胺、2-氨基-4-(1H-四唑-5-基)苯甲酸、2-羟基-5-(1H-四唑-1-基)苯甲酸、3-(1H-四唑-1-基)-1H-吡唑-4-羧酸、3-(1H-四唑-1-基)苯甲酸、3-(1H-四唑-1-基)酚、3-(1H-四唑-5-基)苄基醇、3-(5-甲基-1H-四唑-1-基)酚、3-(5-p-甲苯基-四唑-1-基)-丙酸、3-苯基-2-四唑-1-基-丙酸、4-(1H-四唑-1-基甲基)苯甲酸、4-(1H-四唑-5-基)哌啶、4-(1H-四唑-5-基甲基)酚、4-(5-甲基-1H-四唑-1-基)苯胺、4-(5-甲基-1H-四唑-1-基)酚、4-[(5-甲基-1H-四唑-1-基)甲基]苯甲酸、(5-氨基-1H-四唑-1-基)乙酸乙酯、1H-四唑-5-乙酸乙酯、2-苯基-3-[4-(1H-1,2,3,4-四唑-5-基)苄基]-4H-色烯(chromen)-4-酮、2-苯基-3-[4-(1H-1,2,3,4-四唑-5-基)亚苄基]色满(chroman)-4-酮、4-乙基-5-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)嘧啶-2-胺、6-苯基-5,6-二氢苯并[f][1,2,3,4]四唑并[1,5-d][1,4]氧氮杂环庚烷(oxazepine)、4-乙基-5-[1-(4-甲基苯基)-1H-1,2,3,4-四唑-5-基]嘧啶-2-胺、5-[1-(4-甲基苯基)-1H-1,2,3,4-四唑-5-基]-4-丙基嘧啶-2-胺、4-甲基-3-[1-(4-甲基苯基)-1H-1,2,3,4-四唑-5-基]喹诺酮、4-甲基-3-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)喹诺酮、N1-苄基-2-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)乙-1-烯-1-胺、N1,N1-二乙基-2-[1-(4-甲基苯基)-1H-1,2,3,4-四唑-5-基]乙-1-烯-1-胺、2-{[2-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)乙烯基]氨基}苯甲酸甲酯、2,4-二苯基-5-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)嘧啶、5-[1-(4-甲基苯基)-1H-1,2,3,4-四唑-5-基]-2,4-二苯基嘧啶、1-[4-(叔丁基)苯基]-5-苯基-1H-1,2,3,4-四唑、N2-甲基-4-苯基-5-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)嘧啶-2-胺、3,5-二(乙酰基氧基)-2-[(乙酰基氧基)甲基]-6-(1H-1,2,3,4-四唑-5-基)四氢-2H-吡喃-4-基乙酸酯、3-{5-[4-(叔丁基)苯基]-1H-1,2,3,4-四唑-1-基}吡啶、7-甲基-5-苯基[1,2,3,4]四唑并[1,5-a]嘧啶、5-甲基-N-(1H-1,2,3,4-四唑-5-基)-2-吡嗪羧酰胺、5-甲基-3-[1-(4-甲基苯基)-1H-1,2,3,4-四唑-5-基]-1H-吲哚、3-[1-(4-甲氧基苯基)-1H-1,2,3,4-四唑-5-基]-5-甲基-1H-吲哚、2,3-二(乙酰基氧基)-1-[1,2-二(乙酰基氧基)乙基]-3-(1H-1,2,3,4-四唑-5-基)丙基乙酸酯、2,3-二(乙酰基氧基)-1-[1,2-二(乙酰基氧基)乙基]-3-(1H-1,2,3,4-四唑-5-基)丙基乙酸酯、3-[1-(4-甲基苯基)-1H-1,2,3,4-四唑-5-基]-1,4-二氢喹啉-4-酮、3-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)-1,4-二氢喹啉-4-酮、3-(二甲基氨基)-1-(4-甲基苯基)-2-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)丙-2-烯-1-酮、3-(二甲基氨基)-1-(2-甲基苯基)-2-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)丙-2-烯-1-酮、2-({2-[1-(4-甲基苯基)-1H-1,2,3,4-四唑-5-基]乙烯基}氨基)苯甲酸乙酯、N-甲基-N-(2-{甲基[2-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)乙烯基]氨基}乙基)-N-[2-(1-苯基-1H-1,2,3,4-四唑-5-基)乙烯基]胺、4-甲基-磺酰基苯甲酸、3-甲基氨基苯甲酸、4-(二乙基氨基)苯甲酸、3-二甲基氨基苯甲酸、2-(苄基氨基)苯甲酸、4-甲基氨基苯甲酸、4-(二甲基氨基)苯甲酸、N-油酰肌氨酸(N-Oleoylsarcosine)、N-月桂酰肌氨酸、N-椰油酰肌氨酸、N-椰油酰基谷氨酸盐、4-十二烷基苯磺酸、甲苯磺酸四丙烯苯磺酸盐(Tetrapropylenbenzolsulfonat)、磷酸己基酯、磷酸烷基酯(C6-C10)、([亚氨基双(亚甲基)]双膦酸、N-椰油-烷基衍生物)、([亚氨基双(亚甲基)]双膦酸、N-椰油-烷基衍生物)-N-氧化物、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、2,4,6-三甲基三聚氰胺、五甲基三聚氰胺、{[双(二甲基氨基)-1,3,5-三嗪-2-基)](甲基)氨基}甲醇、({双[(羟基甲基)氨基)]-1,3,5-三嗪-2-基}氨基)甲醇、2,4-二氨基-6-二烯丙基氨基-1,3,5-三嗪、({双[双(羟基-甲基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基}(羟基l-甲基)氨基)甲醇、N2,N4-二-叔丁基-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N2,N4-双(丙-2-烯-1-基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺以及其混合物及盐类。
更优选，至少一种腐蚀抑制剂(E)为邻苯二甲酸、4-羟基邻苯二甲酸、3-氨基邻苯二甲酸、4-氨基邻苯二甲酸、4-甲基邻苯二甲酸、5-氨基间苯二甲酸、间苯二甲酸、1,3,5-苯三羧酸、5-羟基间苯二甲酸、5-甲基间苯二甲酸、1,2,3-苯三羧酸水合物、4-羟基间苯二甲酸、5-甲氧基间苯二甲酸、4-甲氧基间苯二甲酸、1,2,4,5-苯四羧酸、对苯二甲酸、1,2,4-苯三羧酸、2-氨基对苯二甲酸、2,5-二羟基对苯二甲酸、2,5-二氨基对苯二甲酸、3,5-二甲基吡唑、吡唑、1-甲基吡唑、3-甲基-1-苯基-1H-吡唑、3,5-二甲基-1-苯基吡唑、5-氨基-3-甲基-1-苯基吡唑、3,5-二苯基吡唑、5-氨基-1-甲基-1H-吡唑、3-甲基吡唑、3-氨基-5-苯基吡唑、3-氨基吡唑、3-氨基-5-乙基-1H-吡唑、1-甲基-1H-吡唑基-3-胺、3(5)-苯基-1H-吡唑、5-氨基-1-乙基吡唑、3-氨基-5-羟基吡唑、4-甲基吡唑、3-(4-甲氧基苯基)吡唑、6-氨基-2-甲基-2H-吲唑、5-氨基-3-(4-甲基苯基)吡唑、3-氨基-5-叔丁基-1H-吡唑、7-氨基-2-甲基吲唑、咪唑、苯并咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-烯丙基咪唑、1-乙酰基咪唑、2-异丙基咪唑、咪唑[1,2-a]吡啶、咪唑[1.2-b]哒嗪、N-(3-氨基丙基)咪唑、2-苯基咪唑、1-苯基咪唑、1-苄基咪唑4-(咪唑-1-基)酚、1,1'-羰基二咪唑、2-(1H-咪唑-1-基)苄基胺、四唑、5-苯基四唑、5-氨基四唑、5-(氨基甲基)四唑、1-丙基5-氨基四唑、1-丁基5-氨基四唑、5-(4-甲基苯基)-1H-四唑、4-(1H-四唑-5-基)哌啶、亚戊基四唑、5-(3-吡啶)-1H-四唑、3-甲基氨基苯甲酸、4-(二乙基氨基)苯甲酸、3-二甲基氨基苯甲酸、2-(苄基氨基)苯甲酸、4-甲基氨基苯甲酸、N-油酰肌氨酸、N-月桂酰肌氨酸、N-椰油酰肌氨酸、N-椰油酰基谷氨酸盐、4-十二烷基苯磺酸、甲苯磺酸、四丙烯苯磺酸盐、磷酸己基酯、磷酸烷基酯(C6-C10)、([亚氨基双(亚甲基)]双膦酸、N-椰油-烷基衍生物)、([亚氨基双(亚甲基)]双膦酸、N-椰油-烷基衍生物)-N-氧化物、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸以及其混合物及盐类。
最优选，至少一种腐蚀抑制剂(E)为咪唑、苯并咪唑、4-(二甲基氨基)苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、3,5-二甲基吡唑、吡唑、1-甲基吡唑、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、5-苯基四唑、N-月桂酰肌氨酸、4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯以及其混合物及盐类。
至少一种腐蚀抑制剂(E)优选具有低于8，更优选低于7.8，最优选低于7.6的pka值。例如低于7.57的pka值。
根据本发明，所用CMP组合物(Q)中(E)的量以组合物(Q)总重量计不大于0.1重量％。优选，以组合物(Q)总重量计不大于0.08重量％，最优选不大于0.07重量％，特别不大于0.05重量％。根据本发明，所用CMP组合物(Q)中(E)的量以组合物(Q)总重量计至少0.001重量％，优选至少0.005重量％，更优选至少0.008重量％，最优选至少0.01重量％，特别至少0.015重量％。例如，(E)的量可在0.012重量％至0.06重量％的范围。
根据本发明所用CMP组合物(Q)可进一步视需要包含至少一种非离子表面活性剂(F)。
一般而言，CMP组合物所用的表面活性剂为表面活性化合物，该化合物会减少液体表面张力、两种液体间或液体及固体间的的界面张力。
一般而言，可以使用非离子表面活性剂(F)。
非离子表面活性剂(F)优选为水溶性和/或水分散性，更优选为水溶性。“水溶性”意谓着本发明组合物的相关组分或成分在分子程度上可溶于水相。“水分散性”意谓着本发明组合物的相关组分或成分可分散于水相且形成稳定的乳液或悬浮液。
非离子表面活性剂(F)优选为两亲性非离子表面活性剂，即包含至少一种疏水基(b1)以及至少一种亲水基(b2)的表面活性剂。此意谓着非离子性表面活性剂(F)可包含一个以上疏水基(b1)，例如2、3或更多个基(b1)，彼此被至少一种亲水基(b2)分离，如下文所述。此也意谓着非离子性表面活性剂(F)可包含一个以上亲水基(b2)，例如2，3或更多个基(b2)，彼此被疏水基(b1)分离，如下文所述。
因此，非离子性表面活性剂(F)可具有二种不同块状通用结构。此种通用块状结构的实例为：
-b1-b2，
-b1-b2-b1，
-b2-b1-b2，
-b2-b1-b2-b1，
-b1-b2-b1-b2-b1，以及
-b2-b1-b2-b1-b2。
非离子表面活性剂(F)更优选为包含聚氧亚烷基的两亲性非离子表面活性剂。
疏水基(b1)优选为烷基，更优选为具有4至40个，最优选5至20个，特别优选7至18个，特别是10至16个，例如11至14个碳原子的烷基。
亲水基(b2)优选为聚氧亚烷基。该聚氧亚烷基可为低聚或聚合。更优选，亲水基(b2)为选自包含下列组成的聚氧亚烷基的亲水基
(b21)氧亚烷基单体单元，以及
(b22)氧亚乙基单体单元以外的氧亚烷基单体单元，
该单体单元(b21)不同于单体单元(b22)，且(b2)的该聚氧亚烷基包含的单体单元(b21)及(b22)以随机、交替、梯度和/或块状分布。
最优选，亲水基(b2)为选自包含下列组成的聚氧亚烷基的亲水基
(b21)氧亚乙基单体单元，以及
(b22)氧亚乙基单体单元以外的氧亚烷基单体单元，
(b2)的该聚氧亚烷基包含的单体单元(b21)及(b22)以随机、交替、梯度和/或块状分布。
优选，氧亚乙基单体单元以外的氧亚烷基单体单元(b22)为经取代的氧亚烷基单体单元，其中取代基选自：烷基、环烷基、芳基、烷基-环烷基、烷基-芳基、环烷基-芳基以及烷基-环烷基-芳基。氧亚乙基单体单元以外的氧亚烷基单体单元(b22)为
-更优选衍生自经取代的环氧乙烷(X)，其中取代基选自：烷基、环烷基、芳基、烷基-环烷基、烷基-芳基、环烷基-芳基以及烷基-环烷基-芳基，
-最优选衍生自经烷基取代的环氧乙烷(X)，
-特别优选衍生自经取代的环氧乙烷(X)，其中取代基为选自具有1至10个碳原子的烷基，
-例如衍生自甲基环氧乙烷(环氧丙烷)和/或乙基环氧乙烷(环氧丁烷)。
经取代的环氧乙烷(X)的取代基本身也可带有惰性取代基，即不会负面影响环氧乙烷(X)的共聚合以及非离子表面活性剂(F)表面活性的取代基。此种惰性取代基的实例为氟及氯原子、氮基及腈基。如果存在此种惰性取代基，其用量使得不会负面影响非离子表面活性剂(F)的亲水性-疏水性平衡。优选，经取代的环氧乙烷(X)取代基不带有此种惰性取代基。
经取代的环氧乙烷(X)的取代基优选选自以下：具有1至10个碳原子的烷基，具有5至10个碳原子的呈螺环、环外和/或稠合构型(annealed configuration)的环烷基和/或具有6至10个碳原子的芳基，具有6至20个碳原子的烷基-环烷基，具有7至20个碳原子的烷基-芳基，11至20个碳原子的环烷基-芳基，以及具有12至30个碳原子的烷基-环烷基-芳基。最优选，经取代的环氧乙烷(X)的取代基为选自具有1至10个碳原子的烷基。特别的，经取代的环氧乙烷(X)的取代基为选自具有1至6个碳原子的烷基。
最优选的经取代的环氧乙烷(X)实例为甲基环氧乙烷(环氧丙烷)和/或乙基环氧乙烷(环氧丁烷)，特别为甲基环氧乙烷。
最优选，亲水基(b2)由单体单元(b21)以及(b22)组成。
另一个具体实施方案，亲水基(b2)优选为聚氧亚乙基、聚氧亚丙基或聚氧亚丁基，更优选为聚氧亚乙基。
在亲水基(b2)包含或由单体单元(b21)以及(b22)组成的情况下，作为亲水基(b2)的聚氧亚烷基包含呈随机、交替、梯度和/或块状分布的单体单元(b21)以及(b22)。此意谓一种亲水基(b2)可仅具有一种分布类型，即
-随机：…-b21-b21-b22-b21-b22-b22-b22-b21-b22-…；
-交替：…-b21-b22-b21-b22-b21-…；
-梯度：…b21-b21-b21-b22-b21-b21-b22-b22-b21-b22-b22-b22-…；或
-块状：…-b21-b21-b21-b21-b22-b22-b22-b22-…。
可替代的，亲水基(b2)也可包含至少二种分布类型，例如，具有随机分布的低聚或聚合区段以及具有交替分布的低聚或聚合区段。最优选，亲水基(b2)优选仅有一种分布类型，以及最优选，该分布为随机或块状。
具体实施方案其中亲水基(b2)包含或由单体单元(b21)以及(b22)组成，(b21)比(b22)的摩尔比例变化范围广泛，因此，可依本发明组合物、方法以及用途特殊需求作最有利地的调整。优选，(b21)：(b22)的摩尔比例为100：1至1：1，更优选，60：1至1.5：1，最优选50：1至1.5：1，特别优选，25：1至1.5：1，尤其是15：1至2：1，例如9：1至2：1。
此外，作为亲水基(b2)的低聚及聚合聚氧亚烷基的聚合度变化范围广泛，因此，可依本发明组合物、方法以及用途特殊需求作最有利地的调整。优选，聚合度为5至100，优选5至90，最优选5至80的范围。
特别的，非离子表面活性剂(F)为两亲性非离子聚氧亚乙基-聚氧亚丙基烷基醚表面活性剂，其为包含平均具有10至16个碳原子的烷基且呈随机分布的5至20个氧亚乙基单体单元(b21)以及2至8个氧亚丙基单体单元的分子混合物。例如，非离子表面活性剂(F)为两亲性非离子聚氧亚乙基-聚氧亚丙基烷基醚表面活性剂，其为包含平均具有11至14个碳原子的烷基且呈随机分布的12至20个氧亚乙基单体单元以及3至5个氧亚丙基单体单元分子混合物。
非离子表面活性剂(F)(如果存在)可以不同量包含于根据本发明使用的CMP组合物(Q)。优选，(F)的量以组合物(Q)总重量计不大于10重量％，更优选不大于3重量％，最优选不大于1重量％，特别优选不大于0.5重量％，尤其是不大于0.1重量％，例如不大于0.05重量％。优选，(F)的量以组合物(Q)总重量计至少0.00001重量％，更优选至少0.0001重量％，最优选至少0.0008重量％，特别优选至少0.002重量％，尤其是至少0.005重量％，例如至少0.008重量％。
一般而言，非离子表面活性剂(F)可具有不同重量平均分子量。重量平均分子量(F)优选至少300，更优选至少500，最优选至少700，尤其是至少800，例如至少900。重量平均分子量(F)优选不大于15,000，更优选不大于6,000，最优选不大于3,000，尤其是不大于2,000，例如不大于1,400[g/mol]，由凝胶渗透色谱法(下文中缩写为“GPC”)测定。特别的，重量平均分子量(F)为900至1,400[g/mol]，由GPC测定。该GPC为本领域技术人员已知的标准GPC技术。
一般而言，非离子表面活性剂(F)在水性介质中的溶解度变化范围广泛。(F)在大气压力下25℃于pH 7水中的溶解度优选至少1g/L，更优选至少5g/L，最优选至少20g/L，特别至少50g/L，例如至少150g/L。该溶解度可通过蒸发溶剂且量测饱和溶液中残留质量而测定。
本发明所用CMP组合物可进一步任选地含有至少一种杀生物剂(H)，例如一种杀生物剂。一般而言，该杀生物剂为利用化学或生物方法阻止任何有害有机体、使任何有害有机体呈现无害或对任何有害有机体施加控制作用的化合物。优选地，(H)为四级铵化合物、基于异噻唑啉酮的化合物、N-取代的二氮烯二氧化物或N'-羟基-二氮烯氧化物盐。更优选地，(H)为N-取代的二氮烯二氧化物或N'-羟基-二氮烯氧化物盐。
若存在，则所用根据本发明CMP组合物(Q)中杀生物剂(H)可以变化量含有。若存在，则(H)的量以对应组合物的总重量计优选不大于0.5重量％，更优选不大于0.1重量％，最优选不大于0.05重量％，具体而言不大于0.02重量％，例如不大于0.008重量％。若存在，则(H)的量以对应组合物的总重量计优选为至少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％。
分别根据本发明使用的CMP组合物必要时视该CMP组合物的预期用途的特定要求而定也可含有各种其他添加剂，包括但不限于pH调节剂、缓冲物质、稳定剂、减摩剂等。该类其他添加剂为例如通常用于CMP组合物且因此为本领域熟练技术人员所已知的那些添加剂。该添加可例如使分散液稳定，或改进抛光效能或不同层之间的选择性。
若含有该添加剂，其含量可以变化。该添加剂的量以对应组合物的总重量计优选不大于10重量％，更优选不大于1重量％，最优选不大于0.1重量％，例如不大于0.01重量％。该添加剂的量以对应组合物的总重量计优选为至少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％。
根据本发明所用的CMP组合物(Q)是用于化学机械抛光半导体工业中所用基材(S)，其中基材(S)包含钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN。
钴和/或钴合金可为任何类型、形式或形状。钴和/或钴合金优选具有层和/或覆盖成长的形状。若此钴和/或钴合金具有层和/或覆盖成长的形状，则该钴和/或钴合金含量以对应层和/或覆盖成长的重量计优选大于90％，更优选大于95％，最优选大于98％，尤其大于99％，例如大于99.9％。该钴和/或钴合金已优选在其他基材之间的沟槽或插塞中填充或生长，更优选在介电材料(例如SiO2、硅、低k(BD1、BD2)或超低k材料)或半导体工业中所用的其他分离及半导体材料中的沟槽或插塞中填充或生长。举例而言，在硅穿孔(ThroughSilicon Vias；TSV)中间制程中，在自晶圆背面显示TSV之后，如聚合物、光阻剂和/或聚酰亚胺的分离材料可针对绝缘/分离性质在湿式蚀刻的后续处理步骤与CMP之间用作绝缘材料。在包含的铜与介电材料之间可为障壁材料的薄层。一般而言，阻止金属离子扩散至介电材料中的障壁材料为Ti/TiN、Ta/TaN或例如Ru或Ru合金、Co或Co合金。钴在半导体芯片制造的另一项应用为通过CVD或PVD方法将钴沉积到沟槽或通孔中。介电层由内衬垫覆盖以确保Co不会分层或扩散到介电层中。Ti/TiN和/或Ta/TaN层可作为内衬和/或阻挡层使用。
根据本发明的CMP组合物(Q)用于抛光包含钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的基材。钴的静态蚀刻速率(static etch rate；SER)优选低于更优选低于最优选低于尤其优选低于例如静态蚀刻速率可低于
根据本发明的CMP组合物(Q)是用于抛光包含钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的基材。钴的材料移除速率(MRR)优选为1000至范围，更优选为1200至范围，最优选为1400至范围，特别优选为1500至范围，例如钴的材料移除速率为1600至范围；以及TiN的材料移除速率优选为250至范围，更优选为280至范围，最优选为301至范围，特别优选为305至范围，例如TiN材料移除速率为300至 范围。
TaN以及TiN材料移除速率系相关的。
半导体装置可通过以下方法制备，该方法包含在本发明CMP组合物(Q)存在下化学机械抛光半导体工业中所用基材(S)。根据本发明，该方法包含化学机械抛光包含钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的基材(S)。
一般而言，可利用本发明的方法制造的半导体装置不受特定限制。因此，半导体装置可为包含半导体材料，例如硅、锗及III-V材料的电子组件。半导体装置可为作为单一分立装置制造的那些装置或作为集成电路(integrated circuit；IC)制造的那些装置，该类集成电路由多个在晶圆上制造及互连的装置组成。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(例如霍耳效应(Hall effect)传感器)或多端装置。优选地，该半导体装置为多端装置。多端装置可为逻辑设备，如集成电路及微处理器或内存装置，如随机存取内存(random access memory；RAM)、只读存储器(read onlymemory；ROM)及相变随机存取内存(phasechange random access memory；PCRAM)。优选地，该半导体装置为多端逻辑设备。具体而言，该半导体装置为集成电路或微处理器。
一般而言，在集成电路中，Co用作铜互连件的粘着层或障壁层。在其纳米晶形式中，Co含于例如内存装置中且作为MOSFET中的金属闸极。钴也可用作晶种以通过电沉积实现铜的电镀。钴或钴合金也可替代铜用作一层或多层的接线。举例而言，可通过金属、绝缘体、金属(MIM)及薄膜电阻器在相同水平的连续层形成电容器(CAP)。电路设计者现可接线至最低金属水平的TaN薄膜电阻器，降低寄生现象且允许更有效使用现有接线水平。过量铜和/或钴及包含呈例如金属氮化物或金属氮化碳(如Co/TaN、Co/TiN、Co/TaCN、Co/TiCN)形式的Co的粘着层/障壁层或例如介电质上方的单一钴合金层(如CoMo、CoTa、CoTi及CoW)可利用根据本发明的化学机械抛光制程移除。
一般而言，此钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN可以不同方式制备或获得。钴或钴合金可通过ALD、PVD或CVD制程制备。钴或钴合金沉积至TiN和/或TaN的障壁材料上。用于障壁应用的适当材料为此项技术中熟知。障壁阻止金属原子或离子(如钴或铜)扩散至介电层中且改进导电层的粘着性质。可使用Ta/TaN、Ti/TiN。
一般而言，此钴和/或钴合金可为任何类型、形式或形状。此钴和/或钴合金优选具有层和/或覆盖成长的形状。若此钴和/或钴合金具有层和/或覆盖成长的形状，则该钴和/或钴合金含量以对应层和/或覆盖成长的重量计优选大于90％，更优选大于95％，最优选大于98％，尤其大于99％，例如大于99.9％。此钴和/或钴合金已优选在其他基材之间的沟槽或插塞中填充或生长，更优选在介电材料(例如SiO2、硅、低k(BD1、BD2)或超低k材料)或半导体工业中所用的其他分离及半导体材料中的沟槽或插塞中填充或生长。
一般而言，向下压力或向下力为在CMP期间由载体施加至晶圆使其压在垫子上的向下的压力或向下的力。此向下压力或向下力可例如以磅每平方英寸(缩写为psi)量测。
举例而言，本发明方法可用2psi或低于2psi的向下压力进行。向下压力优选在0.1psi至1.9psi范围内，更优选在0.3psi至1.8psi范围内，最优选在0.4psi至1.7psi范围内，尤其优选在0.8psi至1.6psi范围内，例如1.5psi。
本发明方法包含化学机械抛光包含钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的基材，则钴的静态蚀刻速率(SER)优选低于更优选低于最优选低于尤其优选低于例如静态蚀刻速率可低于
本发明方法包含化学机械抛光包含钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的基材。钴的材料移除速率(MRR)优选为1000至范围，更优选为1200至范围，最优选为1400至范围，特别优选为1500至范围，例如钴材料移除速率为1600至 范围；以及TiN的材料移除速率优选为250至范围，更优选为280至范围，最优选为301至范围，特别优选为305至范围，例如TiN的材料移除速率为300至范围。
钴材料移除速率以及TiN材料移除速率的这些不同范围可例如通过改变组分(B)、组分(C)的浓度及CMP组合物(Q)的研磨剂(A)的浓度来达到。
根据本发明所用的CMP组合物(Q)的实例为：
Z1：
(A)胶态二氧化硅粒子，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.01重量％至2重量％，
(B)谷氨酸，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％，
(C)过氧化氢，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.2重量％至1.8重量％，
(D)水性介质
(E)至少一种腐蚀抑制剂(E)，其选自：咪唑、苯并咪唑、4-(二甲基氨基)苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、苯基四唑、N-月桂酰肌氨酸、4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.002重量％至0.1重量％，
(F)至少一种两亲性非离子表面活性剂，其包含聚氧亚烷基(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％。
其中CMP组合物具有大于6以及小于9的pH。
Z2：
(A)胶态二氧化硅粒子，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.01重量％至2重量％，
(B)天冬氨酸，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％，
(C)过氧化氢，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.2重量％至1.8重量％，
(D)水性介质
(E)至少一种腐蚀抑制剂(E)，其选自：咪唑、苯并咪唑、4-(二甲基氨基)苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、苯基四唑、N-月桂酰肌氨酸、4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.002重量％至0.1重量％，
(F)至少一种两亲性非离子表面活性剂，其包含聚氧亚烷基(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％。
其中CMP组合物具有大于6以及小于9的pH。
Z3：
(A)胶态二氧化硅粒子，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.01重量％至2重量％，
(B)乙二胺四乙酸，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％，
(C)过氧化氢，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.2重量％至1.8重量％，
(D)水性介质
(E)至少一种腐蚀抑制剂(E)，其选自：咪唑、苯并咪唑、4-(二甲基氨基)苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、苯基四唑、N-月桂酰肌氨酸、4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.002重量％至0.1重量％，
(F)至少一种两亲性非离子表面活性剂，其包含聚氧亚烷基(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％，
其中CMP组合物具有大于6以及小于9的pH。
Z4：
(A)胶态二氧化硅粒子，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.01重量％至2重量％，
(B)二亚乙基三胺五乙酸，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％，
(C)过氧化氢，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.2重量％至1.8重量％，
(D)水性介质
(E)至少一种腐蚀抑制剂(E)，其选自：咪唑、苯并咪唑、4-(二甲基氨基)苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、苯基四唑、N-月桂酰肌氨酸、4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.002重量％至0.1重量％，
(F)至少一种两亲性非离子表面活性剂，其包含聚氧亚烷基(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％，
其中CMP组合物具有大于6以及小于9的pH。
Z5：
(A)胶态二氧化硅粒子，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.01重量％至2重量％，
(B)磺基丙氨酸，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％，
(C)过氧化氢，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.2重量％至1.8重量％，
(D)水性介质，
(E)至少一种腐蚀抑制剂(E)，其选自：咪唑、苯并咪唑、4-(二甲基氨基)苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、苯基四唑、N-月桂酰肌氨酸、4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.002重量％至0.1重量％，
(F)至少一种两亲性非离子表面活性剂，其包含聚氧亚烷基(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％，
其中CMP组合物具有大于6以及小于9的pH。
Z6：
(A)胶态二氧化硅粒子，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.01重量％至2重量％，
(B)氨基三(亚甲基膦酸)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％，
(C)过氧化氢，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.2重量％至1.8重量％，
(D)水性介质，
(E)至少一种腐蚀抑制剂(E)，其选自：咪唑、苯并咪唑、4-(二甲基氨基)苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、苯基四唑、N-月桂酰肌氨酸、4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.002重量％至0.1重量％，
(F)至少一种两亲性非离子表面活性剂，其包含聚氧亚烷基(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％，
其中CMP组合物具有大于6以及小于9的pH。
Z7：
(A)胶态二氧化硅粒子，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.01重量％至2重量％，
(B)二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％，
(C)过氧化氢，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.2重量％至1.8重量％，
(D)水性介质，
(E)至少一种腐蚀抑制剂(E)，其选自：咪唑，苯并咪唑、4-(二甲基氨基)苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、苯基四唑、N-月桂酰肌氨酸、4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.002重量％至0.1重量％，
(F)至少一种两亲性非离子表面活性剂，其包含聚氧亚烷基(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％，
其中CMP组合物具有大于6以及小于9的pH。
Z8：
(A)胶态二氧化硅粒子，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.01重量％至2重量％，
(B)乙二胺四(亚甲基膦酸)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％，
(C)过氧化氢，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.2重量％至1.8重量％，
(D)水性介质，
(E)至少一种腐蚀抑制剂(E)，其选自：咪唑，苯并咪唑，4-(二甲基氨基)苯甲酸，对苯二甲酸，间苯二甲酸，6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸，苯基四唑，N-月桂酰肌氨酸，4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.002重量％至0.1重量％，
(F)至少一种两亲性非离子表面活性剂，其包含聚氧亚烷基(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％，
其中CMP组合物具有大于6以及小于9的pH。
制备CMP组合物的方法一般为已知的。该类方法可用于制备根据本发明所用的CMP组合物(Q)。此可通过以下进行，将上述组分(A)、(B)、(C)以及任选地选用的组分分散或溶解于水性介质(D)、优选水中，且任选地经由添加酸、碱、缓冲剂或pH调节剂来调节pH值。为达成此目的，可使用惯用及标准混合方法及混合设备，如搅拌容器、高剪切叶轮、超音波混合器、均质器喷嘴或逆流混合器。
抛光方法一般为已知的且可在制造具有集成电路的晶圆中惯用于CMP的条件下通过该类方法及设备进行。对可用于进行抛光方法的设备不存在限制。
如此项技术中已知，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。晶圆安装于载体或夹盘上。晶圆的加工面面向抛光垫(单面抛光方法)。保持环(retaining ring)将晶圆固定于水平位置。
在载体下方，较大直径压板也通常水平安置且提供与待抛光晶圆表面平行的表面。压板上的抛光垫在平坦化制程期间与晶圆表面接触。
为了产生材料损失，将晶圆按压至抛光垫上。通常使载体及压板均围绕其自载体及压板垂直延伸的个别轴旋转。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，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大体上(但未必)设定为不同值。在本发明的CMP方法期间，通常将本发明的CMP组合物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(通常称为衬底膜)覆盖的钢制平板施加晶圆上的负载。若使用更高级设备，则用装载有空气或氮气压力的可挠性膜将晶圆按压至垫上。因为在晶圆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制程优选。根据本发明，也可使用具有控制晶圆上压力分布的选项的载体。其通常设计成具有许多不同室，这些室在一定程度上可彼此独立地装载。
关于其他细节，参考WO 2004/063301 A1，具体而言第16页第[0036]段至第18页第[0040]段以及图2。
借助于本发明的CMP方法和/或使用本发明的CMP组合物，可获得具有集成电路包含钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的晶圆，其具有最优选功能性。
根据本发明所用的CMP组合物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子尺寸分布。因此，其易于处理及储存。其展示最优选抛光效能，尤其钴和/或钴合金的低静态蚀刻速率以及钴和/或钴合金以及TiN和/或TaN的高材料移除速率(MRR)。因为其组分的量保持少至最小值，所以分别根据本发明使用的CMP组合物可以成本有效的方式使用。
附图说明：
图1：形状因子随着粒子形状变化的示意性说明。
图2：球度随着粒子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：具有20wt％固体含量的干燥茧状二氧化硅粒子分散液于碳箔上的能量过滤-穿透式电子显微法(EF-TEM)(120千伏特)影像。
图5：TiN与TaN材料移除速率的相关图。
实施例以及比较例
CMP实验的通用程序叙述于下文中。
200mm Co晶圆的标准CMP方法：
工具：Mirra-mesa(应用材料)
在本地供应站搅拌浆料。
用于薄膜厚度量测的标准分析程序：
钴及TiN以及TaN薄膜：Resistage RG-120/RT-80，4点探针仪器(NAPSONCorporation)
TEOS：Opti-Probe 2600(Therma Wave，KLA-Tencor)。
在CMP前后使用49点扫描量测薄膜厚度(边缘排除5mm)。将厚度损失平均且除以抛光时而获得材料移除速率(MRR)。
经Co涂覆的晶圆：Ti内衬上的2000A PVD Co(供应商：AMT)；
TiN以及TaN：在TEOS的上进行PVD。
使用pH组合电极(Schott，blue line 22pH电极)量测pH值。
测定Co静态蚀刻速率(Co-SER)的标准程序：
如下进行Co-SER实验：
切割2.5×2.5cm PVD Co(来自AMT)，且用超纯水(UPW)洗涤。对每一试片用4点探针在5点量测Co膜厚度且予以平均(蚀刻前，干燥前)。将具有作为氧化剂的0.5％H2O2的300ml新鲜制备浆料置于温度控制的烧杯中，且予搅拌。当温度达到50℃时，将二片Co试片置放至浆料中，且在浆料中保持3分钟。在完成蚀刻后，使用超纯水洗涤试片，且用N2干燥。再次用4点探针重新量测每一试片的Co膜厚度(蚀刻后，干燥后)。通过以下公式测定Co-SER：
SER(A/min)＝(干燥前-干燥后)/3
对二个试片将SER平均而得到最终SER值。
用于浆料制备的标准程序：
在搅拌下进行所有混合程序。通过将所欲量的个别化合物溶于(D)超纯水(UPW)而制备每一种化合物(B)、(E)以及(F)的原料水溶液。可使用KOH支持(B)以及(E)的原料溶液溶解。借助KOH将原料溶液pH调整至8。(B)的原料溶液具有10重量％个别添加剂浓度，1.0重量％的(E)以及(F)。对(A)而言，使用供货商提供的分散液，典型约为20％-30％重量浓度的研磨剂。氧化剂(C)以30重量％原料溶液形式使用。
为了制备1000克浆料，将600克(D)加至混合槽或烧杯。添加(B)、(E)以及(F)原料溶液的量以达到所欲浓度。使用KOH让溶液保持在碱性至中性pH。然后，添加需要量的(A)。为了调整最终浓度，相对于所需要量的氧化剂原料溶液添加(D)作为平衡水。借助KOH将pH调整至所欲值。在CMP之前约60分钟，添加所欲量的氧化剂。
用于实施例中的无机粒子(A)
使用平均一次粒子尺寸(d1)为35nm且平均二次粒子尺寸(d2)为70nm(如使用动态光散射技术经由Horiba仪器测定)(例如PL-3)且比表面积为约46m2/g的胶态茧状二氧化硅粒子(A1)。
表1：茧状二氧化硅粒子(A)的粒子形状分析的实验结果
| 统计功能 | ECD | 球度 | 形状因子 |
| 单位 | nm | ||
| 粒子数目 | 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 |
粒子形状特性化的程序
将具有20重量％固体含量的茧状二氧化硅粒子水性分散液分散于碳箔上，且干燥。经干燥的分散液通过使用能量过滤-穿透式电子显微法(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。分辨率为2k、16位、0.6851纳米/像素的EF-TEM影像(图4)用于该分析。在噪声抑制之后使用临限值对影像进行二进制编码。之后手动分离粒子。辨别上覆粒子及边缘粒子且其不用于该分析。计算且以统计方式分类如先前所定义的ECD、形状因子及球度。
如果有表面活性剂(F)，则使用两亲性非离子聚氧亚乙基-聚氧亚丙基烷基醚表面活性剂，其为包含平均具有6至12个碳原子的烷基以及呈随机分布2至10个氧亚乙基单体单元以及1至5个氧亚丙基单体单元的分子混合物(例如来自DOW的TritonTM DF 16，PlurafacLF 401BASF)。
表2：实施例1至7以及比较例(缩写为Comp.Ex)1至4的CMP组合物，使用这些组合物化学机械抛光200mm Co晶圆的方法中的化合物(B)的浓度及名称、Co-MRR、TiN-MRR、TaN-MRR、TEOS-MRR数据，其中CMP组合物的水性介质(D)为去离子水。对此表中所有组合物而言，pH为8.5且组合物的(B)以外成分的量为(A)1.5重量％胶态二氧化硅、(C)0.5重量％H2O2、(E)0.03重量％苯基四唑以及(F)0.01重量％非离子表面活性剂，以相应CMP组合物的重量百分比界定。如果除(D)外的组分的量总计为CMP组合物的重量的y％，则(D)的量为CMP组合物的(100-y)重量％。
DTPA：二亚乙基三胺五乙酸的缩写
EDTA：乙二胺四乙酸酯的缩写
(＊)：实施例3以0.06重量％苯基四唑取代0.03重量％苯基四唑
化学机械抛光后，根据至本发明的晶圆显示闪亮表面。
表3：氧化剂(C)的浓度变化系列，组合物：pH为8.5，(A)1.5重量％胶态二氧化硅、(B)1.24％谷氨酸、(D)去离子水、(E)0.03重量％间苯二甲酸、(F)0.01重量％非离子表面活性剂，以相应的CMP组合物的重量百分比界定。如果除(D)以外的组分的量总计为CMP组合物的重量的y％，则(D)的量为CMP组合物的(100-y)重量％。化学机械抛光200mm Co晶圆的方法中的Co-MRR、TiN-MRR、TEOS-MRR数据使用这些组合物。
可以看到氧化剂(C)浓度有很大的影响。
表4：组分(E)腐蚀抑制剂的变化，组合物：pH为8.5、(A)1.5重量％胶态二氧化硅、(B)0.81重量％乙二胺四乙酸酯(EDTA)、(C)0.5重量％H2O2、(D)去离子水、表中界定的(E)、(F)0.01重量％非离子表面活性剂Plurafac LF 401，以相应的CMP组合物的重量百分比界定。如果除(D)以外的组分的量总计为CMP组合物的重量的y％，则(D)的量为CMP组合物的(100-y)重量％。化学机械抛光200mm Co晶圆的方法中的Co-MRR、TiN-MRR、TaN-MRR、TEOS-MRR使用这些组合物与Co-SER数据。
比较例5(比较例5)：
组合物pH 8.5、(A)1.5重量％胶态二氧化硅、(B)1.24重量％谷氨酸、(C)0.5重量％H2O2、(D)去离子水、(E)0.03重量％甲基-BTA、(F)0.01重量％非离子表面活性剂，以相应的CMP组合物的重量百分比界定。如果除(D)以外的组分的量总计为CMP组合物的重量的y％，则(D)的量为CMP组合物的(100-y)重量％。此组合物用于抛光Co-晶圆。抛光20PVD Co晶圆后，抛光垫表面显示橙-棕色环。形成垫残留物的材料不仅沉积在垫上，也沉积在晶圆表面上，导致生产中的缺陷率和产量损失增加。
根据本发明的CMP组合物在高钴材料移除速率(MRR)以及TiN和TaN的增加的材料移除速率以及Co蚀刻速率的急剧降低方面显示出改善的抛光性能，如可以通过表2和表4中所示的实施例证明，以及在缓蚀剂(E)的存在下在垫上未检测到残留物(没有变色)。
Claims (16)
1.一种化学机械抛光(CMP)组合物(Q)用于化学机械抛光包含(i)钴和/或(ii)钴合金以及(iii)TiN和/或TaN的基材(S)的用途，其中所述CMP组合物(Q)包含
(A)无机粒子，
(B)至少一种包含氨基以及酸基(Y)的有机化合物，其中所述化合物包含n个氨基以及至少n+1个酸性质子，其中n为≥1的整数，
(C)至少一种氧化剂，其量基于相应CMP组合物总重量为0.2至2.5重量％，
(D)水性介质，
其中所述CMP组合物(Q)具有大于6且小于9的pH。
2.根据权利要求1的CMP组合物(Q)的用途，其中所述无机粒子(A)为胶态无机粒子。
3.根据权利要求1或2的CMP组合物(Q)的用途，其中所述胶态无机粒子为胶态二氧化硅粒子。
4.根据权利要求1-3中任一项的CMP组合物(Q)的用途，其中所述至少一种有机化合物(B)为具有低于600g/mol分子量的非聚合化合物。
5.根据权利要求1-4中任一项的CMP组合物(Q)的用途，其中所述有机化合物(B)中的酸基(Y)选自羧酸、磺酸以及膦酸。
6.根据权利要求1-5中任一项的CMP组合物(Q)的用途，其中所述有机化合物(B)选自氨基酸、经取代的乙二胺、经取代的二亚乙基三胺、仲胺以及叔胺。
7.根据权利要求1-6中任一项的CMP组合物(Q)的用途，其中所述至少一种有机化合物(B)的总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％范围。
8.根据权利要求1-7中任一项的CMP组合物(Q)的用途，其包含至少一种腐蚀抑制剂(E)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.1重量％。
9.根据权利要求1-8中任一项的CMP组合物(Q)的用途，其中所述至少一种腐蚀抑制剂(E)具有低于8的pka值。
10.根据权利要求1-10中任一项的CMP组合物(Q)的用途，其包含至少一种表面活性剂(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％。
11.根据权利要求1-11中任一项的CMP组合物(Q)的用途，其中所述至少一种表面活性剂(F)为包含聚氧亚烷基的两亲性非离子表面活性剂。
12.根据权利要求1-12中任一项的CMP组合物(Q)的用途，其中所述氧化剂为过氧化氢。
13.一种化学机械抛光(CMP)组合物，其包含：
(A)胶态二氧化硅粒子，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.01重量％至2重量％，
(B)至少一种有机化合物(B)，其选自：谷氨酸、天冬氨酸、乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、磺基丙氨酸、氨基三(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)以及乙二胺四(亚甲基膦酸)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.1重量％至2重量％，
(C)过氧化氢，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.2重量％至1.8重量％，
(D)水性介质，
(E)至少一种腐蚀抑制剂(E)，其选自：咪唑、苯并咪唑，4-(二甲基氨基)苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、6,6’,6”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基三亚氨基)三己酸、苯基四唑、N-月桂酰肌氨酸、4-十二烷基苯磺酸以及磷酸C6-C10烷基酯，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.002重量％至0.1重量％，
(F)至少一种两亲性非离子表面活性剂，包含聚氧亚烷基(F)，其总量基于相应CMP组合物总重量为0.001至0.05重量％，
其中所述CMP组合物具有大于6且小于9的pH。
14.一种制备半导体装置的方法，其包括在如权利要求1-14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基材(S)，其中所述基材(S)包含
(i)钴和/或
(ii)钴合金以及
(iii)TiN和/或TaN。
15.根据权利要求15的方法，其中钴的静态蚀刻速率(SER)低于
16.根据权利要求15或16的方法，其中钴材料移除速率(MRR)经调整至1000至的范围且TiN材料移除速率(MRR)为高于
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