CN117321156A - 用于研磨电介质材料的cmp组合物 - Google Patents

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CN117321156A CN202280033482.3A CN202280033482A CN117321156A CN 117321156 A CN117321156 A CN 117321156A CN 202280033482 A CN202280033482 A CN 202280033482A CN 117321156 A CN117321156 A CN 117321156A
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Abstract

本发明提供经改良的浆料组合物，其适用于玻璃和其它电介质材料的CMP研磨。在一个方面中，本发明的组合物包含水、二氧化硅磨料、阳离子表面活性剂和二氧化铈磨料。所述组合物实现高移除速率且同时限制在单独使用二氧化铈时通常观察到的划痕数。

Description

用于研磨电介质材料的CMP组合物
技术领域
本发明大体上是关于用于研磨玻璃和其它电介质表面的经改良的组合物和方法。
背景技术
微电子器件晶片是用于形成集成电路。所述微电子器件晶片包含诸如硅的衬底，在衬底中区域图案化以沉积具有绝缘、导电或半导电性质的不同材料。
除微电子器件之外，也使用材料诸如玻璃和其它电介质材料作为计算机、智能手机和其它电子器件的光学透明屏幕。
为获得正确图案化，必须移除用于在衬底上形成层的过量材料。此外，为制造功能性且可靠的电路，在后续处理前制备一个平整或平坦微电子晶片表面通常为重要的。因此，有必要平坦化和/或研磨微电子器件晶片的某些表面。另外，对于光学器件，可有必要平滑所述表面用以光传输或移除次表面损坏。
化学机械研磨或平坦化(“CMP”)是一种从微电子器件晶片的表面移除材料，且通过结合物理过程诸如磨损与化学过程诸如氧化或螯合使所述表面平坦化和研磨的过程。在其最基本形式中，CMP涉及将浆料(例如磨料和活性化学物的溶液)涂敷到研磨垫以研磨微电子器件晶片的表面，以达成移除、平坦化和研磨过程。通常不希望所述移除或研磨过程包含纯物理或纯化学作用，而是希望两者的协同组合以达成快速、均匀的移除。在集成电路的制造中，所述CMP浆料也应能够优先移除包括金属和其它材料的复合层的膜，从而可生产高度平坦表面用于后续光蚀刻法、图案化、蚀刻和薄膜加工。在常规CMP操作中，衬底载体或研磨头是安装在载体组合件上且与CMP装置中的研磨垫接触放置。所述载体组合件对所述衬底提供可控压力，将所述衬底压在所述研磨垫上。所述垫是相对于所述衬底移动。
用于研磨电介质材料诸如玻璃、二氧化硅和二氧化硅-氮化硅结构的工业标准磨料是二氧化铈(CeO2)。二氧化铈一般表现与待研磨的表面的高反应性，这导致相对高移除速率。然而，二氧化铈趋于导致这些衬底上的不良表面光制，因为一般会形成不可接受的深划痕，导致最终表面区域具有高缺陷。因此，需要经改良的磨料和含有这些磨料的浆料用于研磨电介质材料(诸如玻璃)。
发明内容
总之，本发明提供适用于电介质材料的CMP研磨的经改良的浆料组合物。在一个实施例中，所述电介质材料是玻璃。在一个方面中，本发明的组合物包含水；二氧化硅磨料，其任选地经用成核剂处理所得的涂层修饰；然后是过化合物(per-compound)；和阳离子表面活性剂。这些组合物可用作添加到常规二氧化铈浆料组合物中的性能增强添加剂，从而形成本发明的组合物。因此，本发明提供浆料组合物，其实现高移除速率且同时限制在单独使用二氧化铈浆料时通常观察到的缺陷水平。
附图说明
图1显示比较单独二氧化铈、单独二氧化硅和本发明的组合物的移除玻璃表面的移除速率(以微米每分钟计)。
图2显示如实例中所提及，比较单独二氧化铈、单独二氧化硅(即，未修饰胶体二氧化硅)和二氧化铈加ADD2的移除TEOS表面的移除速率(以微米每分钟计)。
图3是显示用标准二氧化铈浆料研磨的玻璃表面的表面光制比较。(Ra(平均粗糙度)：0.81nm)
图4是显示用本发明的组合物研磨的玻璃表面的表面光制比较。(Ra：0.54nm)
具体实施方式
如本说明书和权利要求书中所用，除非本内容另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包含复数个指示物。如本说明书和权利要求书中所用，除非本内容另有明确指示，否则术语“或”是一般在其包含“和/或”的意义上使用。
术语“约”一般是指被认为等同于引用值(例如，具有相同功能或结果)的一系列数值。在许多情况下，术语“约”可包含四舍五入到最接近有效数的数值。
使用端点表示的数值范围包含涵盖在所述范围内的所有数值(例如，1到5包含1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。
本发明的组合物可用作电介质材料诸如玻璃的CMP研磨组合物(即，浆料)。这些材料的更多实例包含例如正硅酸四乙酯(TEOS)、氟化硅玻璃、掺碳硅玻璃、玻璃陶瓷、硅酸锆、钛酸钡、氮化硅、氧氮化硅和掺碳氧化硅(SiOC)。这些衬底材料可为多晶或非晶，且可具有多于一个相。所述衬底材料可以磊晶层的形式或包括主体衬底单晶。
因此，在第一方面中，本发明提供一种组合物，其包括：
a.水；
b.二氧化硅磨料；
c.阳离子表面活性剂，和
d.二氧化铈磨料。
在本发明的组合物中，术语“二氧化硅”是指一种未經修饰的二氧化硅，其选自市售胶体二氧化硅，具有约20nm到约150nm的平均粒度，可从扶桑化学有限公司(FusoChemical Co.,Ltd.)、艺康(Ecolab)和诺力昂(Nouryon)(仅举几例)获得。在本揭示中，“平均大小”是指基于粒度分布的体积或重量分布的平均值。胶体二氧化硅粒子是定义为由基于硅酸盐的前体诸如硅酸钠和硅酸钾制得的粒子。已知胶体二氧化硅结合在中性pH条件下给予负电荷的氢氧根离子。基于所述组合物(即，浆料)的总重量，所述二氧化硅粒子的浓度可从0.000001重量百分比变化到50重量百分比，或约0.05重量百分比变化到约20重量百分比。
用于第二方面的组合物中的二氧化铈粒子(即CeO2)具有如通常用于CMP操作的大小和大小分布，且具有一般从约1nm到约100微米的大小(即直径)。二氧化铈粒子的浓度可从0.000001重量百分比变化到50重量百分比(基于所述组合物的总重量)，或约0.05重量百分比变化到约10重量百分比(基于所述组合物(即浆料)的总重量)。在一个实施例中，用于微电子应用的二氧化铈的平均粒度是约10nm到约250nm。在另一实施例中，对于涉及光学器件研磨的应用，所述平均粒度是约250nm到约10μm。二氧化铈磨料在CMP领域已为吾人所熟知且可从尼亚科纳米科技公司(Nyacol Nano Technologies,Inc.)、卡博特(Cabot)和福禄(Ferro)(仅举几例)购买获得。合适二氧化铈磨料的实例包含湿法二氧化铈、煅烧二氧化铈和掺金属二氧化铈等。基于大小、组成、制备方法、粒度分布或其它机械或物理性质，所述组合物可包括单一类型的二氧化铈磨料粒子或多种不同类型的磨料粒子。二氧化铈磨料粒子可通过多种不同过程制成。例如，二氧化铈磨料粒子可为沉淀二氧化铈粒子或缩聚二氧化铈粒子，其包含胶体二氧化铈粒子。
在某些实施例中，本发明的组合物的组分b.包含经修饰的二氧化硅磨料。在其它实施例中，所述组分b.包括二氧化硅磨料和经修饰的二氧化硅磨料的混合物。
所述经修饰的二氧化硅磨料材料具有一个或多个胶体金属氧化物的膜或涂层。这些涂层覆盖二氧化硅粒子表面区域的至少一部分。在一个实施例中，所述经修饰的二氧化硅磨料材料可通过首先用成核剂处理所述二氧化硅粒子制备。在一个实施例中，所述成核剂是选自经取代甘氨酸化合物，据信其用作所述二氧化硅表面的成核剂。在某些实施例中，所述经取代甘氨酸化合物具有下式：
其中R是选自氢或具有一个或两个羟基的C1-C6烷基，且R1是选自具有一个或两个羟基的C1-C6烷基。
在其它实施例中，所述经取代甘氨酸化合物是选自2-(双-2-羟乙基)氨基)乙酸(俗称二羟乙甘氨酸(bicine))和N-(2-羟基-1,1-双(羟甲基)乙基)甘氨酸(俗称三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine))。
接下来，将二氧化硅产品用过化合物处理。过化合物类型的典型实例包含过锰酸盐、过氧化物、过氯酸盐和过硫酸盐化合物。一种特定过化合物类型是碱金属(例如，钠、锂、钾或钡)过锰酸盐或过化合物与一种过锰酸盐组分的混合物。在这些情况下，所述胶体金属氧化物涂层或膜将包括氧化锰。任选地，也可使用过锰酸。过锰酸盐是含有过锰酸根(VII)离子MnO-4的化合物的一般名称。因为过锰酸盐的锰是处于+7氧化态，所以所述锰酸根离子是一种强氧化剂。术语过硫酸盐(有时称为过氧硫酸盐或过氧二硫酸盐)是指含有阴离子SO5 2-或S2O8 2--的离子或化合物。
具体过基化合物(氧化剂)的实例包含过锰酸钾(KMnO4)、过锰酸钠(NaMnO4)、过氧硼酸钾(KBO3)、过氧铬酸钾(K3CrO8)、过氧二硫酸钾(K2S2O8)、过铼酸钾(KReO4)。这些锰酸盐中的锰的氧化态是+7，其是锰的最高氧化态。也可使用过化合物的混合物。在一个实施例中，所述过化合物是过锰酸钾。在某些实施例中，过化合物的浓度可从约0.1mM变化到约5mM。
因此，在另一实施例中，所述胶体金属氧化物涂层是由用成核剂和过化合物处理所述二氧化硅所得的涂层。
随后将所得经修饰二氧化硅材料与其它所需成分组合并与阳离子表面活性剂混合。如本文中所用，术语“表面活性剂”是指降低两种液体之间或液体与固体之间的表面张力(或界面张力)的有机化合物，其通常是含有疏水基(例如烃(例如烷基)“尾”)和亲水基的有机两亲化合物。本文所述的表面活性剂可个别使用或以混合态使用。一般而言，用于本发明的组合物中的表面活性剂的浓度取决于所用表面活性剂的类型、特定磨料粒子的表面和将研磨的衬底材料。
阳离子表面活性剂基本上是具有至少一个带正电荷部分的表面活性分子。在一个实施例中，所述阳离子表面活性剂是选自C6-C18卤化铵。“C6-C18”调节剂是指表面活性剂中的碳原子数且可包含脂肪族和芳香族部分。在另一实施例中，所述阳离子表面活性剂是选自C12-C18卤化铵。
示例性阳离子表面活性剂包括但不限于鲸蜡基三甲基溴化铵(CTAB)(也称为十六烷基三甲基溴化铵)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十七烷基氟辛烷磺酸、四乙基卤化铵、硬脂基三甲基氯化铵、4-(4-二乙基氨基苯基偶氮)-1-(4-硝基苄基)溴化吡啶、单水合氯化鲸蜡基吡啶鎓、苯扎氯銨、氯化本索宁、苄基二甲基十二烷基氯化铵、苄基二甲基十六烷基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、二甲基双十八烷基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵，双十二烷基二甲基溴化铵、二(氢化牛脂)二甲基氯化铵、四庚基溴化铵、四(癸基)溴化铵和溴化羟苯乙铵、二甲基双十八烷基氯化铵、二甲基双十六烷基溴化铵和二(氢化牛脂)二甲基氯化铵。在一个实施例中，所述阳离子表面活性剂是选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和苯扎氯铵。
在本发明的某些实施例中，除所述阳离子表面活性剂外，所述组合物进一步包括至少一种选自阴离子和非离子表面活性剂的其它表面活性剂。
阴离子或非离子表面活性剂(当存在时)于某些实施例是约0.0001重量％到约5重量(wt)％或约0.001wt％到约2wt％，与所述组合物的总wt相比。
阴离子表面活性剂一般是特征为带负电荷的亲水极性基团的表面活性剂。示例性阴离子表面活性剂包含聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸-马来酸共聚物、丙烯酸-乙烯共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物和丙烯酸-聚丙烯酰胺共聚物。这些阴离子表面活性剂可具有1,000到30,000的重量平均分子量。在其它实施例中，所述阴离子表面活性剂的重量平均分子量是从约1,000到约25,000，或从约1,500到约25,000，或约1,500到约20,000。
阴离子表面活性剂的其它实例包含羧酸盐、磺酸盐诸如烷基苯磺酸、硫酸酯盐、磷酸酯盐和类似物。其它实例包含磺基琥珀酸钠二辛酯(DOSS)、全氟辛烷磺酸盐(PFOS)、直链烷基苯磺酸盐、月桂基醚硫酸钠、木质磺酸盐和硬脂酸钠。
示例性非离子表面活性剂包含PolyFox PF-159(欧诺法公司(OMNOVASolutions))、聚(乙二醇)(“PEG”)、聚(丙二醇)(“PPG”)、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物诸如普兰尼克(Pluronic)F-127(BASF)、聚山梨糖醇酯聚氧乙烯(20)山梨醇酐单油酸酯(TweenTM80)(美国禾大(Croda Americas))、聚氧乙烯(20)山梨醇酐单硬脂酸酯(TweenTM60)、聚氧乙烯(20)山梨糖醇单棕榈酸酯(TweenTM40)、聚氧乙烯(20)山梨醇单月桂酸酯(TweenTM20)、聚氧丙烯/聚氧乙烯嵌段共聚物(例如、普兰尼克L31、普兰尼克31R1、普兰尼克25R2和普兰尼克25R4)、聚氧乙烯二醇辛基苯酚醚、聚氧乙烯二醇烷基苯酚醚和其组合物。
本发明的组合物可任选地含有一种或多种其它组分，诸如调理剂、分散剂和pH调节剂，诸如酸和碱。
所述浆料也可进一步包括pH稳定剂。可使用有机和无机pH稳定剂两者。无机pH稳定剂的实例包含磷酸盐、邻苯二甲酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐。有机pH稳定剂的实例包含胺、甘氨酸、N-环己基-2-氨基乙磺酸。在某些实施例中，本发明的组合物将具有约3到约13的pH。在另一实施例中，所述组合物将具有约9到约11的pH。
所述浆料组合物也可进一步包括杀真菌剂。杀真菌剂的实例包含四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、烷基苄基二甲基氯化铵和烷基苄基二甲基氢氧化铵、3,5-二甲基四氢1,3,5,2H-噻二嗪-2硫酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、亚氯酸钠和次氯酸钠。
所述研磨过程可在从约15℃到约100℃的温度下进行。预期较高温度将提高玻璃和其它电介质材料的研磨速率。在一个实施例中，所述温度范围是约25℃到约65℃。达到较高温度的一种方法是在将所述浆料供应到所述CMP装置之前预热。
关于研磨垫，一般可使用任何类型的聚合物基研磨垫。研磨垫的实例是基于聚氨酯垫和麂皮垫。所述垫厚度可从0.1mm变化到25mm。麂皮垫的硬度可从阿斯克C型硬度(Asker C hardness)5变化到阿斯克硬度95。麂皮垫的可压缩性可从0.1％到40％。麂皮多孔性垫的孔隙大小可从2微米变化到100微米，所述大小在一个实施例中在20到60微米的范围内。多孔性垫层可具有厚度在30微米到25mm之间的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或发泡体或非织物材料的背垫层。
除多孔性垫外，也可使用聚氨酯垫。聚氨酯基垫的实例包含来自卡博特微电子(Cabot Microelectronics)的D-100垫、来自陶氏电子材料(Dow Electronics Materials)的IC和Suba系列。这些垫的硬度在从萧氏D值(Shore D value)5到99的范围内。这些垫的孔隙率可从0.1％变化到40％。请注意，一般而言任何其它类型的聚合材料可与所述浆料一起使用。除使用多孔垫之外，也可使用金属垫(诸如铸铁、铜、锡)、花岗岩或树脂表面作为垫。
适用于化学机械研磨的装置是可购买获得。本发明的方法一般涉及混合包括上文所提及的组分的浆料组合物，将待研磨的电介质衬底放入具有旋转垫的CMP装置中，和随后使用本发明的浆料组合物进行化学机械研磨。在这种研磨方法中，将移除或磨损至少一些电介质衬底表面，从而提供经适当研磨的电介质衬底。
因此，在另一方面中，本发明提供一种用于化学机械研磨包含含有电介质材料的表面的衬底的方法，所述方法包括：
a.使所述衬底与本发明的组合物接触；
b.相对于所述衬底移动所述组合物，和
c.磨损所述衬底以移除所述电介质表面的一部分，从而提供经研磨的电介质表面。
本发明的组合物易于通过简单添加各别成分并混合到均匀状态来调配。所述组合物可很容易调配成在使用时或使用前混合的单包装调配物或多部分调配物。各别成分的浓度可在特定组合物复合体中广泛改变，即更稀或更浓，且应了解，如本文所述的组合物可不同地和选择性地包括与本揭示一致的组分的任何组合、由其组成或基本上由其组成。
因此，在另一方面中，本发明提供一种试剂盒，其在一个或多个容器中包含用于在使用时组合的选自如上文所提及的a.、b.、c.和d.的组分。
实例
实例1
使用12”标乐(Buehler)研磨机在150RPM的压板速度下借助所施加下沉力对光学玻璃晶片进行研磨。选择杜邦(DuPont)Suba800垫以研磨所述玻璃衬底。所述下压力在2到6psi之间变化。研磨介质的流速恒定保持在30ml/min，而研磨持续时间固定在5分钟。所述研磨介质含有一实施例的混合粒子，其由两种磨料-二氧化铈和官能化胶体二氧化硅粒子(即，如本文所指的“经修饰二氧化硅”)组成。二氧化铈粒子的大小是1.5微米。二氧化铈粒子的浓度恒定保持在1wt％。官能化二氧化硅粒子的浓度从0.05wt％变化到3.5wt％。在所述研磨过程中使用IR温度计测量所述垫上的温度升高。在pH9和4.5下测定移除速率，其用于测定各浆料组合物的性能。使用氢氧化钾和硝酸的水溶液调整所述研磨介质的pH。
在与二氧化铈磨料混合以调配所述混合粒子前，使所述胶体二氧化硅颗粒官能化。为使其官能化，用过锰酸钾处理二氧化硅粒子。将过锰酸钾的浓度维持在3.8mM。使用二羟乙甘氨酸作为成核剂以促进胶体二氧化锰粒子的形成，随后将胶体二氧化锰粒子涂覆在所述二氧化硅粒子上。使用鲸蜡基三甲基溴化铵(CTAB)作为阳离子表面活性剂。所述CTAB的浓度在整个浆料中保持在2mM。使用第二烷基磺酸盐(SAS)作为流变调节剂。SAS的浓度保持在所述浆料的0.2wt％。制备两种添加剂以用于测试目的，在下文中将称其为ADD1(不含SAS的官能化二氧化硅)和ADD2(含SAS的官能化二氧化硅)。
所述性能度量包含(a)移除速率(b)表面光制(c)划痕轮廓/深度(d)添加剂稳定性(基于添加剂在测试管中随时间的沉降测定)。基于研磨过程期间玻璃晶片的重量减少来测定所述移除速率。计算一因素以将以克计的重量损失转换为以μm/小时计的移除速率。所述因素考虑玻璃晶片的表面积和材料密度。使用原子力显微镜扫描研磨后的玻璃表面，以测定各研磨后所得的表面粗糙度和划痕深度。选择50μm x 50μm扫描尺寸用于分析。
表1表示单独二氧化铈粒子(对照)以及使用两种不同二氧化硅粒子制备的混合粒子的随下压力而变化的移除速率数据。所述数据证明研磨遵循普雷斯顿行为(Prestonianbehavior)。
表2表示同组浆料组合物的随添加剂的体积％而变化的移除速率数据。添加剂的体积％越高，导致移除速率越高。
图1显示研磨后玻璃晶片的表面粗糙度分布。单独使用二氧化铈的研磨导致较高表面粗糙度以及较深划痕轮廓。经混合粒子研磨的玻璃表面展示较低Ra值与较浅和较少划痕数。
表1：单独二氧化铈和混合粒子在pH11下的随下沉力而变化的移除速率数据。所述 二氧化硅添加剂保持在10体积百分比。
表2：混合粒子浆料在pH11下的随官能化二氧化硅添加剂在6psi下的体积百分比 而变化的移除速率数据。
实例2
在这个实例中，使用不同粒度的二氧化铈磨料制备多种研磨浆料，并使用实例1中提及的相同方案测试对所述玻璃衬底的移除速率的影响。所述粒度从1.5微米变化到5微米。所有二氧化铈粒子来源于不同供应商。各浆料中具有相同比例的添加剂1，其是浆料总体积的10体积％。表3表示通过pH 11下施加6psi下压力获得的移除速率。观察到随着二氧化铈磨料粒度增加，所述移除速率降低。
表3：在6psi、pH11下的随二氧化铈粒度而变化的移除速率数据。
实例3
在这个实施例中，使用不同浓度的二氧化铈粒子制备多种研磨浆料，并根据实例1中提及的研磨条件测试对移除速率的影响。所述二氧化铈浓度从0.1wt％变化到1.5wt％。各浆料具有相同比例的添加剂1，其是总浆料体积的10体积％。表4显示存在单独二氧化铈磨料以及两种添加剂时对玻璃衬底的移除速率数据。
表4：在6psi和pH11下的随以重量百分比计的二氧化铈浓度而变化的移除速率数据。
实例4
在这个实施例中，比较不同沉积膜对光学玻璃衬底的移除速率以研究研磨浆料在多种衬底上的选择性。研磨速率的选择性可为多种CMP应用的关键参数。比较TEOS膜和SiN膜的移除速率与光学玻璃的移除速率。TEOS和SiN膜均经由PECVD沉积在硅衬底上且获得自德科纳米科技(DK Nanotechnology)公司。切割尺寸为1.5英寸x1.5英寸的方形样品，以便在经测试浆料的存在下进行研磨。在施加4psi下压力下测试研磨速率的选择性。表5显示对所有测试衬底的移除速率(以μ/hr计)。从呈现的数据中可知，在添加剂的存在下的TEOS研磨的选择性不受影响，而与TEOS或光学玻璃相比，氮化硅的选择性提高到4:1。
表5：多种衬底在4psi时的移除速率数据。
方面
在第一方面中，本发明提供一种组合物，其包括：
a.水；
b.二氧化硅磨料；
c.阳离子表面活性剂，和
d.二氧化铈磨料。
在第二方面中，本发明提供第一方面的组合物，其中所述二氧化硅磨料是经胶体金属氧化物至少部分涂覆。
在第三方面中，本发明提供第二方面的组合物，其中所述胶体金属氧化物涂层是由用成核剂和过化合物处理所述二氧化硅所得的涂层。
在第四方面中，本发明提供第二、第三或第四方面的组合物，其中所述金属氧化物是氧化锰。
在第五方面中，本发明提供第三方面的组合物，其中所述成核剂具有下式
其中R是选自氢或具有一个或两个羟基的C1-C6烷基，和R1是选自具有一个或两个羟基的C1-C6烷基。
在第六方面中，本发明提供第三到第五方面中任一方面的组合物，其中所述成核剂是选自2-(双-2-羟乙基)氨基)乙酸和N-(2-羟基-1,1-双(羟甲基)乙基)甘氨酸。
在第七方面中，本发明提供第二到第六方面中任一方面的组合物，其中所述过化合物是选自过锰酸钾、过锰酸钠、过氧硼酸钾、过氧铬酸钾、过氧二硫酸钾和过铼酸钾或其混合物。
在第八方面中，本发明提供第一到第七方面中任一方面的组合物，其中所述阳离子表面活性剂是选自C6-C18卤化铵。
在第九方面中，本发明提供第一到第八方面中任一方面的组合物，其中所述阳离子表面活性剂是选自C12-C18卤化铵。
在第十方面中，本发明提供第一到第九方面中任一方面的组合物，其中所述阳离子表面活性剂是选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和苯扎氯铵。
在第十一方面中，本发明提供第一到第十方面中任一方面的组合物，其进一步包括一种或多种选自阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的表面活性剂。
在第十二方面中，本发明提供一种用于化学机械研磨包含包括电介质材料的表面的衬底的方法，所述方法包括：
A.使所述衬底与组合物接触，所述组合物包括：
a.水；
b.二氧化硅磨料；
c.阳离子表面活性剂，和
d.二氧化铈磨料；
B.相对于所述衬底移动所述组合物，和
C.磨损所述衬底以移除所述电介质表面的一部分，从而提供经研磨电介质表面。
在第十三方面中，本发明提供第十二方面的方法，其中所述二氧化硅磨料是经胶体金属氧化物至少部分涂覆。
在第十四方面中，本发明提供第十三方面的方法，其中所述金属氧化物是氧化锰。
在第十五方面中，本发明提供第十二到第十四方面中任一方面的方法，其中所述阳离子表面活性剂是选自C12-C18卤化铵。
在第十六方面中，本发明提供第十二到第十五方面中任一方面的方法，其中所述阳离子表面活性剂是选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和苯扎氯铵。
在第十七方面中，本发明提供第十三到第十六方面中任一方面的方法，其中所述胶体金属氧化物涂层是由用成核剂和过化合物处理所述二氧化硅所得的涂层。
在第十八方面中，本发明提供第十七方面的方法，其中所述成核剂具有下式
其中R是选自氢或具有一个或两个羟基的C1-C6烷基，和R1是选自具有一个或两个羟基的C1-C6烷基。
在第十九方面中，本发明提供第十二、第十七或第十八方面的方法，其中所述成核剂是选自2-(双-2-羟乙基)氨基)乙酸和N-(2-羟基-1,1-双(羟甲基)乙基)甘氨酸。
在第二十方面中，本发明提供根据第十七到第十九方面中任一方面的方法，其中所述过化合物是选自过锰酸钾、过锰酸钠、过氧硼酸钾、过氧铬酸钾、过氧二硫酸钾和过铼酸钾或其混合物。
在第二十一方面中，本发明提供第十三到第二十方面中任一方面的方法，其中所述金属氧化物是氧化锰。
在第二十二方面中，本发明提供第十二到第二十一方面中任一方面的方法，其中所述阳离子表面活性剂是选自C12-C18卤化铵。
在第二十三方面中，本发明提供第十二到第二十二方面中任一方面的方法，其中所述阳离子表面活性剂是选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和苯扎氯铵。
在第二十四方面中，本发明提供第十二到第二十三方面中任一方面的方法，其中所述电介质表面是选自玻璃、正硅酸四乙酯、氟化硅玻璃、掺碳硅玻璃、玻璃陶瓷、硅酸锆、钛酸钡、氮化硅、氧氮化硅和掺碳氧化硅。
在第二十五方面中，本发明提供第十二到第二十四方面中任一方面的方法，其中所述电介质表面是玻璃。
在第二十六方面中，本发明提供一种试剂盒，其包含选自第一和第七到第十一方面中任一方面的组分a.、b.、c.和d.的组分于一个或多个容器中。
在第二十七方面中，本发明提供第二十六方面的试剂盒，其中组分b.是二氧化硅且组分c.是选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和苯扎氯铵。
在第二十八方面中，本发明提供第二十六方面的试剂盒，其中组分b.是经氧化镁至少部分涂覆的二氧化硅磨料且组分c.是选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和苯扎氯铵。
已经如此描述本揭示的多个说明性实施例，所属领域中的技术人员将容易了解在随附的权利要求书的范畴内可制造和使用又其它实施例。这个文件所涵盖的本揭示的许多优点已在先前描述中提及。然而，应理解，本揭示在许多方面仅是说明性的。当然，本揭示的范围是以表达所述权利要求书的语言来定义。

Claims (20)

1.一种组合物，其包括：
a.水；
b.二氧化硅磨料；
c.阳离子表面活性剂，和
d.二氧化铈磨料。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述二氧化硅磨料经胶体金属氧化物至少部分涂覆。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述胶体金属氧化物涂层是由用成核剂和过化合物处理所述二氧化硅所得的涂层。
4.根据权利要求2所述的组合物，其中所述金属氧化物是氧化锰。
5.根据权利要求3所述的组合物，其中所述成核剂具有下式
其中R是选自氢或具有一个或两个羟基的C1-C6烷基，并且R1是选自具有一个或两个羟基的C1-C6烷基。
6.根据权利要求3所述的组合物，其中所述成核剂是选自2-(双-2-羟乙基)氨基)乙酸和N-(2-羟基-1,1-双(羟甲基)乙基)甘氨酸。
7.根据权利要求3所述的组合物，其中所述过化合物是选自过锰酸钾、过锰酸钠、过氧硼酸钾、过氧铬酸钾、过氧二硫酸钾和过铼酸钾或其混合物。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子表面活性剂是选自C6-C18卤化铵。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子表面活性剂是选自C12-C18卤化铵。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阳离子表面活性剂是选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和苯扎氯铵。
11.根据权利要求1所述的组合物，其进一步包括一种或多种选自阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的表面活性剂。
12.一种用于化学机械研磨包含含有电介质材料的表面的衬底的方法，所述方法包括：
A.使所述衬底与组合物接触，所述组合物包括：
a.水；
b.二氧化硅磨料；
c.阳离子表面活性剂，和
d.二氧化铈磨料；
B.相对于所述衬底移动所述组合物，和
C.磨损所述衬底以移除所述电介质表面的一部分，从而提供经研磨电介质表面。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述二氧化硅磨料经胶体金属氧化物至少部分涂覆。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述金属氧化物是氧化锰。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述阳离子表面活性剂是选自C12-C18卤化铵。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述阳离子表面活性剂是选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和苯扎氯铵。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述电介质表面是选自玻璃、正硅酸四乙酯、氟化硅玻璃、掺碳硅玻璃、玻璃陶瓷、硅酸锆、钛酸钡、氮化硅、氧氮化硅和掺碳氧化硅。
18.根据权利要求12所述的方法，其中所述电介质表面是玻璃。
19.一种试剂盒，其在一个或多个容器中包含选自根据权利要求1所述的组分a.、b.、c.和d.的组分。
20.根据权利要求19所述的试剂盒，其中b.是二氧化硅，c.是选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和苯扎氯铵的阳离子表面活性剂。
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