CN1276051C - 化学/机械抛光用水分散体 - Google Patents

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Abstract

公开了一种水分散体，其包含(A)磨料粒，(B)选自2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇，2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇，2，2二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一种化合物，和(C)一种不同于组分(B)中化合物的有机组分。该水分散体即使储存后或在中性pH范围内使用也没有腐败的问题，以及特别应用于半导体器件制造的STI方法中时生产出几乎没有凹痕或划痕的极好的抛光表面。

Description

化学/机械抛光用水分散体
发明背景
技术领域
本发明涉及一种化学/机械抛光用的水分散体。
背景技术
随着半导体器件的集成、多层布线等程度的提高，存储设备的存储容量已经显著提高。这得益于微型制造技术的进步。然而，也存在着问题，诸如尽管使用多层布线等仍增大了的集成电路片尺寸，和由于微型制造技术的进步导致的生产步骤的数目增加而提高了的芯片生产的成本。在这种情况下，制造半导体器件中，在加工膜等的抛光步骤中引入了化学/机械抛光技术。该技术引起了注意。许多微型制造技术如整平已通过应用化学/机械抛光技术实现。
例如，浅槽隔离(STI)技术已知是作为这样一种微型制造技术，例如(例如，见日本专利申请公开No.8-22970)。已经提出了用于微型制造技术的化学/机械抛光的各种水分散体。为了提高这些水分散体的抛光性能，常常加入有机添加剂。然而，有机添加剂，容易使水分散体腐败。为避免这一问题，添加能使水分散体强酸性或强碱性，或能抑制水分散体腐败的成分。例如，日本专利申请公开No.2002-45681，公开了一种添加过氧化氢等以抑制水分散体腐败的方法。日本专利申请公开No.3-197575公开了一种将氯化四烷基季铵、氢氧化四烷基季铵等作为杀菌剂添加至含有胶态二氧化硅的水分散体中的方法。
然而，由于常用于STI技术中、包含二氧化铈颗粒的化学/机械抛光用水分散体通常在中性pH范围内使用，通过调节pH来抑制腐败有着限制。另外，由于作为防腐剂过氧化氢的效果不能持久，在约一周的连续使用中可能在水分散体给料装置中开始腐败。如果将常规已知的防腐剂加入至这样一种水分散体中，即使显示了防腐效果，抛光表面也可能因划痕和凹痕而被损伤。
本发明已经完全解决了上述问题，以及其目的在于提供一种化学/机械抛光用水分散体，该水分散体即使在中性pH范围内使用也不腐败，在抛光表面上几乎不造成诸如划痕和凹痕的损伤，并能充分平整表面。
发明概述
本发明的上述目的能通过一种化学/机械抛光用水分散体达到，所述水分散体包括：(A)磨料粒，(B)选自2-溴-2硝基-1，3-丙二醇、2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇、2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一种化合物，和(C)一种不同于组分(B)的化合物的有机组分。
本发明的一个优选实施方案中，磨料粒(A)是二氧化铈颗粒。
本发明的另一优选实施方案中，有机组分(C)包括一种水溶性聚合物。
本发明的化学/机械抛光用水分散体优选用于浅槽隔离方法中。
本发明其它的和更进一步的目的、特征和优点将通过下面的描述更充分地展现。
附图简要说明
图1为本发明被抛光物体一实施方案的横截面图。
发明详述和优选实施方案
本发明中化学/机械抛光用水分散体的组分现在将得到详细描述。
(A)磨料粒
作为用于本发明的磨料粒(A)，可提及的是选自无机颗粒、有机颗粒和有机-无机复合颗粒中的至少一种。作为无机颗粒的例子，可列举二氧化铈颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氧化锆颗粒和二氧化钛颗粒。
作为有机颗粒的例子，可列举热塑性树脂颗粒如聚氯乙烯，聚苯乙烯，苯乙烯共聚物，聚缩醛，饱和聚酯，聚酰胺，聚碳酸酯，聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯、聚-1-丁烯、和聚-4-甲基-1-戊烯，烯烃共聚物，苯氧基树脂，聚(甲基)丙烯酸如聚甲基丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸共聚物、和(甲基)丙烯酸酯共聚物；以及热固性树脂颗粒如酚树脂，脲醛树脂，三聚氰胺树脂，环氧树脂，醇酸树脂，和不饱和聚酯树脂。
作为有机-无机复合颗粒，可以是由上述无机颗粒中的至少一种和上述有机颗粒中的至少一种结合在一起构成的复合颗粒。这里术语“结合”意味着除了化学键之外还包括静电键。
尽管对可以加入至本发明水分散体中的磨料粒(A)的平均粒径没有特别限定，优选平均粒径为0.01～3μm范围内的磨料粒。如果用平均粒径在上述范围内的磨料粒，随着磨料粒在水分散体中的受控沉淀，能够得到稳定并显示高抛光速率的水分散体。磨料粒的平均粒径优选为0.02～1.5μm，更优选为0.03～1μm，特别优选为0.04～0.5μm。
磨料粒的平均粒径可以用动态光散射测量仪、激光散射衍射测量仪等测定。用透射电镜检测也能测量平均粒径。也可测量磨料粒干燥粉末的比表面积并由比表面积计算平均粒径。
加入至本发明水分散体中的磨料粒(A)的用量为，以水分散体的总量为100wt％计，优选0.1～15wt％，更优选0.2～10wt％，和特别优选0.3～6wt％。0.4～3wt％的用量为最佳。如果磨料粒的用量小于0.1wt％，水分散体不可能显示足够的抛光速率；如果大于15wt％，磨料粒容易生成难于再分散的沉淀。
包含无机颗粒，尤其二氧化铈颗粒的磨料粒，优选用于本发明的水分散体中。
作为二氧化铈颗粒，可提及的是通过在氧化气氛中加热处理碳酸铈、氢氧化铈、草酸铈等的粉末而得到的颗粒。其中，特别优选从碳酸铈得到的二氧化铈颗粒。
当二氧化铈颗粒作为磨料粒(A)用于本发明的水分散体时，部分二氧化铈颗粒可被另一类磨料粒代替。其它类颗粒的比例优选是二氧化铈颗粒和其它类颗粒总量的70wt％或以下，更优选是50wt％或以下。
当其它类的磨料粒与二氧化铈颗粒一起使用时，这些其它类的磨料粒优选具有几乎相同的平均粒径。
(B)选自2-溴-2硝基-1，3-丙二醇、2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇、2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一种化合物
将选自2-溴-2硝基-1，3-丙二醇、2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇、2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一种化合物，加入至本发明的化学/机械抛光用水分散体中。在这些化合物中，从防腐性能和抛光后表面情况之间平衡的观点来看，2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇是特别优选的。
加入至本发明中化学/机械抛光用水分散体中的、选自2-溴-2硝基-1，3-丙二醇、2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇、2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一种化合物的用量，以水分散体的总量为100wt％计，优选为0.0002～0.2wt％，更优选0.001～0.17wt％，和特别优选0.002～0.15wt％。0.003～0.12wt％的用量为最佳。添加用量在此范围内的化合物确保防腐性能和水分散体抛光性能之间极好的平衡。
(C)不同于组分(B)的有机组分
添加至本发明化学/机械抛光用水分散体中的有机组分(C)是不同于组分(B)的、选自水溶性聚合物、表面活性剂和有机酸的至少一种化合物。
作为上述水溶性聚合物的例子，可列举聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚苯乙烯磺酸，磺化聚异戊二烯，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，由两种或更多形成这些聚合物的单体所形成的共聚物，以及纤维素衍生物如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素和乙基羟乙基纤维素。
其中，聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸是优选的。
这些水溶性聚合物可以是盐的形式，其中部分或全部的羧基、磺酸基或羟基形成选自铵盐、烷基铵盐和钾盐中的至少一种盐。
形成上述盐的反离子如铵离子、烷基铵离子或钾离子的浓度，以包括在水溶性分散体中的羧基、磺酸基或羟基为100mol计，优选为50～90mol，和更优选为60～80mol。
由凝胶渗透色谱法(溶剂：水，下文称为“水溶液GPC”)测定的水溶性聚合物折合聚乙二醇的重均分子量优选为3,000～30,000，更优选为4,000～20,000，和特别优选5,000～12,000。
当水溶性聚合物作为有机组分用于本发明化学/机械抛光用水分散体中不同于上述组分(B)的组分(C)时，水溶性聚合物的用量为，以水分散体的总量为100wt％计，优选0.1～15wt％，和更优选1～8wt％。
作为上述表面活性剂，可以用任意一种阳离子、阴离子、两性和非离于表面活性剂。
作为阴离子表面活性剂的例子，可以列举脂肪酸皂化物；羧酸盐如烷基醚羧酸盐；磺酸盐如烷基苯磺酸盐，烷基萘磺酸盐，和α-烯烃磺酸盐；硫酸盐如高级醇硫酸盐，烷基醚硫酸盐，和聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐；以及磷酸盐如磷酸烷基酯。
作为盐，可列举铵盐、钾盐、钠盐等，铵盐和钾盐是特别优选的。
在上述表面活性剂中，磺酸盐是优选的，特别优选的磺酸盐是十二烷基苯磺酸钾和/或十二烷基苯磺酸铵。
作为阳离子表面活性剂，可列举氯化月桂基三甲铵，氯化硬脂酰三甲铵，氯化十六烷基三甲铵，氯化硬脂酰三甲铵，氯化二硬脂基二甲铵，氯化二烷基二甲铵，烷基咪唑啉，杀藻铵溶液等。作为上述氯化二烷基二甲铵中包括的烷基，优选具有12～18个碳原子的烷基。
作为两性表面活性剂，可列举甜菜碱月桂基二甲基氨基乙酸酯，甜菜碱硬脂酰二甲基氨基乙酸酯，2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉甜菜碱，月桂酰胺基丙基甜菜碱，椰油酰胺基丙基甜菜碱，月桂基羟基磺基甜菜碱，月桂基二甲基胺氧化物等。
作为非离子表面活性剂，可列举聚氧乙烯烷基胺，烷基链烷醇酰胺如棕榈仁油脂肪酸二乙醇酰胺和月桂酸二乙醇酰胺，环氧乙烷与炔二醇的加成产物等。
当表面活性剂作为有机组分用于本发明化学/机械抛光用水分散体中不同于上述组分(B)的组分(C)时，表面活性剂的用量为，以水分散体的总量为100wt％计，优选0.01～5wt％，和更优选0.05～2wt％。
作为有机酸的例子，可列举对甲苯磺酸，异戊二烯磺酸，葡糖酸，乳酸，柠檬酸，酒石酸，苹果酸，乙醇酸，丙二酸，甲酸，草酸，琥珀酸，富马酸，马来酸，邻苯二甲酸；以及氨基酸如甘氨酸，丙氨酸，谷氨酸和色氨酸；以及这些酸的盐如铵盐和钾盐。作为盐，铵盐是优选的。
当有机酸作为有机组分用于本发明化学/机械抛光用水分散体中不同于上述组分(B)的组分(C)时，有机酸的用量为，以水分散体的总量为100wt％计，优选0.1～10wt％，和更优选0.5～5wt％。
作为本发明的化学/机械抛光用水分散体中不同于上述组分(B)的组分(C)的有机组分的用量，就水溶性聚合物、表面活性剂和有机酸的总量而言，优选为0.1～15wt％，和更优选0.5～8wt％。
任选的组分
根据需要，在不会对防腐性能有不利影响的范围内，可以将其它的组分加至水分散体中。作为这些其它组分，可列举氧化剂如过氧化氢，过硫酸盐和杂多酸；多价金属如铝、钛、钒、铬和铁的离子；等。
本发明的化学/机械抛光用水分散体可通过添加上述组分(A)至(C)和上述任选的组分至含水介质中以及，根据需要，通过调节pH制备。
作为含水介质，可用水，或包括水作为主要成分的混合介质如水和甲醇的混合物等。特别优选单独用水作为含水介质。
本发明的化学/机械抛光用水分散体即使调节至接近中性pH，例如，4～10，特别是6～9，也不造成腐败问题。除上述有机酸外，无机酸、有机碱和无机碱可以用于调节本发明的化学/机械抛光用水分散体的pH。
作为无机酸的例子，可列举硝酸，盐酸，和硫酸。作为有机碱，可列举乙二胺，乙醇胺等。作为无机碱的例子，可列举氨水，氢氧化钾，氢氧化钠和氢氧化锂。
在制备水分散体中，为避免腐败问题，通常必须在使用之前将组分与水立即混合。为此，常规的水分散体具有诸如要求复杂的供应系统，不一致的组合物等问题。
另一方面，具有显著防腐性能的本发明的化学/机械抛光用水分散体没有腐败的问题。为此，可预先制备具有高浓度的水分散体组合物，并在使用该水分散体时用含水的介质稀释。因此，本发明的水分散体具有无需复杂的供应系统而提供一致的组合物的优点。
在使用本发明水分散体的化学/机械抛光方法中，包含在上述建议含量内的组分(A)至(C)的水分散体用于抛光。当制备本发明的水分散体时，以相应于抛光所需组合物的用量混合组分的方法，或预先制备更高浓度的组合物并在用于抛光时以水等稀释该组合物的方法。
为制备具有更高浓度的组合物，组分的比例应当与抛光用时建议的比例相同。关于具有更高浓度的组合物中各组分的含量，组分(A)的磨料粒为优选20wt％或以下，和更优选15wt％，组分(B)为优选15wt％或以下，和更优选12wt％或以下，以及组分(C)为优选30wt％或以下。
通过以抛光时组合物所需的相同用量混合组分制备水分散体的情况下，或制备具有上述范围内的各组分浓度的浓缩水分散体的情况下，本发明的水分散体在长期储存后不会腐败，和当根据需要通过稀释用于化学/机械抛光方法时，能显示目标抛光性能而在使用中不引起腐败的问题。
本发明的化学/机械抛光用水分散体尤其能够适于用在制造半导体器件中的浅槽隔离方法中，并且显示出极好的具有最小限度绝缘薄膜过抛光(凹痕)及很少划痕形成(抛光后绝缘体材料表面上的损伤)的表面平整性能。
作为在浅槽隔离方法中被抛光的表面的一个例子，可以是具有如图1所示横截面结构的被抛光物体。该物体包含由硅等形成并具有凸起和凹陷的基底11，由氮化硅等形成于基底11的凸起上的阻挡层12，和由绝缘材料形成、以覆盖基底11的凹陷和阻挡层12的嵌埋绝缘层13。
作为形成上述嵌埋绝缘层13的材料，可列举二氧化硅(SiO2)，通过在二氧化硅中添加少量硼和磷制得的硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)膜，通过以氟掺杂二氧化硅形成的称为FSG(氟掺杂硅酸盐玻璃)的绝缘膜，具有低介电常数的含二氧化硅的绝缘膜等。
作为氧化硅的类型，可列举热氧化膜，PETEOS膜(等离子体增强TEOS膜)，HDP膜(高密度等离子体增强TEOS膜)，通过热CVD方法得到的二氧化硅膜等。其中，优选PETEOS膜，HDP膜和通过热CVD方法得到的二氧化硅膜。
热氧化膜可通过将加热至高温的硅暴露在氧化气氛中以使硅与氧气或水发生化学反应而形成。
PETEOS膜可通过以原硅酸四乙酯(TEOS)为原料在用等离子体加速条件下化学气相生长法形成。
HDP膜可通过以原硅酸四乙酯(TEOS)为原料在用高密度等离子体加速条件下化学气相生长法形成。
由热CVD方法得到的二氧化硅膜可通过大气压CVD法(AP-CVD法)或低压CVD法(LP-CVD法)制成。
硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)膜可通过大气压CVD法(AP-CVD法)或低压CVD法(LP-CVD法)制成。
称为FSG(氟掺杂硅酸盐玻璃)的绝缘膜可通过用高密度等离子体加速条件下化学气相生长法形成。
上述具有低介电常数的含二氧化硅绝缘膜可通过以辊涂法施加原料于基底之上并在氧化气氛中加热得到。作为用这种方法得到的具有低介电常数的含二氧化硅绝缘膜的示例，可列举包含除四乙氧基硅烷外甲基三甲氧基硅烷作为部分原料的HSQ膜(氢硅倍半氧烷膜)和MSQ膜(甲基硅倍半氧烷膜)。此外，可用由有机聚合物如聚芳撑聚合物、聚芳醚聚合物、聚酰亚胺聚合物或苯并环丁烯聚合物作为原料制得的具有低介电常数的绝缘膜。
为了抛光以使用本发明的化学/机械抛光用水分散体的化学/机械抛光方法抛光的物体表面，可以用商业上现有的化学/机械抛光设备如Ebara Corp.制造的EPO-112和EPO-222，Lapmaster SFT Corp.制造的LGP-510和LGP-552，Applied Materials，Inc.制造的Mirra，Ram Research Co.制造的Teres，和SpeedFam-IPEC Co.，Ltd.制造的AVANTI 472。
任何已知的抛光垫可用于抛光以使用本发明的化学/机械抛光用水分散体的化学/机械抛光方法抛光的物体表面。例如，可列举IC1000/SUBA400，IC1010，SUBA系列和Polytex系列(都由Rodel Nitta Co.制造)。
可采用适合抛光目的的抛光条件。例如，可用下列条件。
水分散体的进料速度：100～300mL/min
抛光头压力：200～600g/cm2
操作台旋转：50～100rpm
抛光头旋转：50～100rpm
实施例
化学/机械抛光用水分散体浓缩物的制备
制备实施例1
(1)包含磨料粒(A)分散体的制备
将35重量份的由在空气中加热碳酸铈得到的二氧化铈加入至65重量份的离子交换水中。加硝酸调节混合物pH至5.0。得到的混合物投入球磨机(由Ashizawa Co.，Ltd.制造)中，用直径1mm的氧化锆小球磨碎并通过5μm过滤器过滤，以得到包含平均粒径为0.14μm的二氧化铈颗粒的分散体。该粒径是用粒径分布测量设备SALD-200A(由Shimadzu Corp制造)测量的。
(2)包含不同于组分(B)的有机组分(C)的水溶液的制备
将5wt％KOH水溶液加入至包含40wt％、由水溶液GPC测定具有折合聚乙二醇的重均分子量6000的聚丙烯酸的水溶液中，以得到包含中和度70％的聚丙烯酸钾的水溶液。
(3)化学/机械抛光用水分散体浓缩物的制备
将包含上述(1)中制备的二氧化铈颗粒的分散体，5wt％2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇的水溶液，和上述(2)中制备的包含聚丙烯酸的水溶液以指定的比例混合，随后通过加入离子交换水以得到化学/机械抛光用水分散体的浓缩物(S-1)，其包含10wt％的二氧化铈颗粒、0.004wt％的2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇和25wt％的聚丙烯酸的钾盐(中和度＝70％)。
制备实施例2～16，对比制备实施例1～7
化学/机械抛光用水分散体的浓缩物(S-1)至(S-16)和(R-1)至(R-7)是用表1中所示种类和用量的成分，以制备实施例1中几乎相同的方法得到的。
磨料粒的平均粒径是在根据上述(1)包含磨料粒(A)的分散体的制备中，通过调节使用球磨机研磨过程的时间而改变。
表1中，PAA-K表示其中部分羧基已被钾离子中和的聚丙烯酸(由水溶液GPC测量具有折合聚乙二醇的重均分子量6000)的钾盐。示于表1中的中和度通过调节上述(2)中加入的5wt％KOH水溶液的用量来改变。
PAA-NH4表示其中部分羧基已被铵离子中和的聚丙烯酸(由水溶液GPC测量具有折合聚乙二醇的重均分子量6000)的铵盐。PAA-NH4是通过在上述(2)中用28wt％氨水代替5wt％KOH水溶液而得到的。示于表1中的中和度通过调节28wt％氨水的用量来改变。
柠檬酸铵以20wt％的水溶液加入。
DBS-NH4表示十二烷基苯横酸铵，其以20wt％的水溶液加入。
过氧化氢以30wt％的水溶液加入。
BNP代表2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇；BNB，2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇；DBNE，2，2-二溴-2-硝基乙醇；DBNPA，2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺；TMA-CL，氯化四甲铵；和TEA-OH，氢氧化四甲铵。所有这些化合物以5wt％的水溶液加入。
表1中的符号“-”表示该成分没有加入。
表1
  浓缩物                    磨料粒(A)        组分(B)                   组分(C)          其它组分   PH
种类 平均粒径(μm)   含量(wt％) 种类   含量(wt％) 种类 含量(wt％) 种类 含量(wt％)-
  制备实施例1   (S-1)   二氧化铈   0.14   10   BNP   0.004   PAA-K(中和度＝70％)   25   -    -   6.5
  制备实施例2   (S-2)   二氧化铈   0.14   10   BNP   0.62   PAA-K(中和度＝70％)   25   -    -   6.5
  制备实施例3   (S-3)   二氧化铈   0.14   10   BNP   0.1   PAA-K(中和度＝65％)   25   -    -   6.5
  制备实施例4   (S-4)   二氧化铈   0.14   10   BNP   0.02   PAA-K(中和度＝65％)   25   -    -   6.2
  制备实施例5   (S-5)   二氧化铈   0.11   10   BNP   0.004   PAA-NH4(中和度＝65％)   15   -    -   7.5
  制备实施例6   (S-6)   二氧化铈   0.11   10   BNP   0.02   PAA-NH4(中和度＝65％)   15   -    -   7.5
  制备实施例7   (S-7)   二氧化铈   0.11   10   BNP   0.1   PAA-NH4(中和度＝62％)   15   -    -   7.4
  制备实施例8   (S-8)   二氧化铈   0.11   10   BNB   0.02   PAA-NH4(中和度＝62％)   15   -    -   7.5
  制备实施例9   (S-9)   二氧化铈   0.12   10   BNP   0.004   柠檬酸铵   10   -    -   8.5
  制备实施例10   (S-10)   二氧化铈   0.12   10   BNP   0.02   柠檬酸铵   10   -    -   8.5
  制备实施例11   (S-11)   二氧化铈   0.12   10   BNP   0.1   柠檬酸铵   10   -    -   8.5
  制备实施例12   (S-12)   二氧化铈   0.12   10   DBNE   0.02   柠檬酸铵   10   -    -   8.5
  制备实施例13   (S-13)   二氧化铈   0.14   5   BNP   0.004   DBS-NH4   5   -    -   8.3
  制备实施例14   (S-14)   二氧化铈   0.14   5   BNP   0.02   DBS-NH4   5   -    -   8.0
  制备实施例15   (S-15)   二氧化铈   0.14   5   BNP   0.1   DBS-NH4   5   -    -   7.9
  制备实施例16   (S-16)   二氧化铈   0.14   5   DBNPA   0.02   DBS-NH4   5   -    -   8.2
  对比制备实施例1   (R-1)   二氧化铈   0.14   10   -   -   PAA-K(中和度＝70％)   25   -    -   8.4
  对比制备实施例2   (R-2)   二氧化铈   0.14   10   -   -   PAA-K(中和度＝70％)   25   过氧化氢    0.002   8.5
  对比制备实施例3   (R-3)   二氧化铈   0.14   10   -   -   PAA-K(中和度＝65％)   25   TMA-CL    0.1   8.2
  对比制备实施例4   (R-4)   二氧化铈   0.26   10   -   -   PAA-K(中和度＝65％)   25   TEA-OH    0.1   8.8
  对比制备实施例5   (R-5)   二氧化铈   0.31   10   -   -   PAA-NH4(中和度＝65％)   15   -    -   8.4
  对比制备实施例6   (R-6)   二氧化铈   0.31   10   -   -   柠檬酸铵   10   -    -   8.2
  对比制备实施例7   (R-7)   二氧化铈   0.14   5   -   -   DBS-NH4   5   -    -   8.0
实施例1
上述制备实施例中化学/机械抛光用水分散体的浓缩物(S-1)以离子交换水稀释20倍。如此制得的化学/机械抛光用水分散体的抛光性能和防腐性能评价如下。
(1)抛光速率的评价
8英寸热氧化膜晶片被用作用EPO-112(由Ebara Corp.制造的化学/机械抛光设备)在下列条件下化学/机械抛光的对象，以根据抛光所移除的厚度和抛光时间计算抛光速率。结果示于表2中。
抛光垫：由Rodel Nitta Co.制造的IC1000/SUBA400(P)。
抛光头压力：400g/cm2
操作台旋转：70rpm
抛光头旋转：70rpm
化学/机械抛光用水分散体的进料速率：200mL/min
抛光时间：3分钟
(2)划痕数目的评价
将8英寸热氧化膜晶片在上述(1)抛光速率评价中相同的条件下抛光，除了抛光时间为2分钟之外。划痕数目通过用暗场晶片光刻检验系统，KLA2112(由KLA-Tencor Corp.制造)检验晶片表面而确定。整个晶片表面上的划痕数目显示于表2中。
(3)凹痕的评价
将形成图案的晶片SKW-7(由SKW Associates Inc.制造，与浅槽隔离方法中被抛光的物体一致，线宽：250μm，层状绝缘材料膜厚度：2,000nm，初始级差：900nm)在与上述(1)抛光速率的评价中相同的条件下抛光，除了采用由以下公式确定的抛光时间之外。这里的初始级差表示图1中嵌埋绝缘层13中的凹陷和平面之间的垂直级差。
抛光时间(分钟)＝1.15×2,000(nm)/(根据抛光速率评价(1)计算的抛光速率(nm/min))
用微构造表面靠模铣床P-10(由KLA-Tencor Corp.制造)来评价被抛光材料上线宽250nm的单元上的凹痕。结果显示于表2中。
(4)防腐性能的评价
将5wt％KOH水溶液加入至包含40wt％、重均分子量为6000的聚丙烯酸水溶液中，以得到包含中和度70％的聚丙烯酸钾的水溶液。该溶液用未消毒的工业用水稀释以制备浓度为1wt％和pH为7的聚丙烯酸水溶液。
该水溶液在35℃下被放置28天以得到每立方厘米为103细菌浓度的腐败样板水溶液。
该腐败的样板水溶液与从浓缩物(S-1)制得的化学/机械抛光用水分散体以重量比1∶9混合。用简化的微生物测试工具Easicult TTC(由OrionDiagnostica Co.制造)在35℃下培养7天后，该混合物被用作测量细胞数目的测试溶液。结果显示于表2中。
实施例2～16，对比实施例1～7
以实施例1中同样的方法评价抛光性能和防腐性能，除了以表2中所示的稀释率，用显示于表2中的浓缩物代替化学/机械抛光用水分散体的浓缩物(S-1)之外。结果显示于表2中。
表2
浓缩物 稀释率(倍) 抛光速率(nm/min) 划痕(数量) 凹痕(nm)   防腐性能细菌数量(数量/cm3)
  实施例1   (S-1)   20   121   9   54   未检测出
  实施例2   (S-2)   20   128   6   52   未检测出
  实施例3   (S-3)   20   135   8   44   未检测出
  实施例4   (S-4)   18   158   5   53   未检测出
  实施例5   (S-5)   20   320   2   76   未检测出
  实施例6   (S-6)   20   325   3   79   未检测出
  实施例7   (S-7)   20   330   5   65   未检测出
  实施例8   (S-8)   15   320   10   87   未检测出
  实施例9   (S-9)   20   280   4   82   未检测出
  实施例10   (S-10)   20   255   11   85   未检测出
  实施例11   (S-11)   20   245   8   76   未检测出
  实施例12   (S-12)   15   256   6   76   未检测出
  实施例13   (S-13)   10   189   11   56   未检测出
  实施例14   (S-14)   10   192   18   57   未检测出
  实施例15   (S-15)   10   182   21   49   未检测出
  实施例16   (S-16)   10   155   11   48   未检测出
  对比实施例1   (R-1)   20   80   57   57   104
  对比实施例2   (R-2)   20   82   389   71   103
  对比实施例3   (R-3)   20   74   2250   360   未检测出
  对比实施例4   (R-4)   20   73   450   450   未检测出
  对比实施例5   (R-5)   20   320   345   56   104
  对比实施例6   (R-6)   20   210   98   70   103
  对比实施例7   (R-7)   10   69   451   51   104
从表2中可看出，没有加入组分(B)的对比实施例1、5、6和7的化学/机械抛光用水分散体包含103～104细菌/cm3，显示出较差的防腐性能。这些水分散体也造成大量的划痕。另外，对比实施例1和7的水分散体没有显示出足够的抛光速率，表明它们不适合作为化学/机械抛光用水分散体。
对比实施例2、3和4是以常规已知的防腐剂代替组分(B)加入至其中的水分散体的示例。在防腐性能的评价中对比实施例2的水分散体包含103细菌/cm3，显示出其较差的防腐性能。另外，划痕数目更大，抛光速率也不令人满意。对比实施例3和4的水分散体在防腐性能的评价中表明没问题。然而，这些水分散体在划痕、凹痕数目和抛光速率中存在问题，表明其不适合作为化学/机械抛光用水分散体。
另一方面，在用本发明的化学/机械抛光用水分散体的实施例1～16的试验中，划痕和凹痕的数目都是极好，抛光速率充足，并且其在防腐性能中也没问题。
如上所述，本发明的化学/机械抛光用水分散体即使储存后或在中性pH范围内使用也没有腐败的问题，以及特别用于半导体器件制造的STI方法中时生产出几乎没有凹痕或划痕的极好的抛光表面。

Claims (7)

1.一种化学/机械抛光用水分散体，包含：以水分散体总量为100重量％计，(A)0.1-15wt％磨料粒，(B)0.0002-0.2wt％选自2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇，2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇，2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一种化合物，和(C)0.1-15wt％至少一种不同于组分(B)化合物的选自水溶性聚合物、表面活性剂和有机酸的化合物。
2.根据权利要求1的化学/机械抛光用水分散体，其中磨料粒(A)为二氧化铈颗粒。
3.根据权利要求1的化学/机械抛光用水分散体，其中有机组分(C)包含一种水溶性聚合物。
4.根据权利要求1的化学/机械抛光用水分散体，其用于浅槽隔离方法。
5.一种化学/机械抛光方法，该方法包括：
提供一种水分散体，该水分散体包含：以水分散体总量为100重量％计，(A)0.1-15wt％磨料粒，(B)0.0002-0.2wt％选自2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇，2-溴-2-硝基-1，3-丁二醇，2，2-二溴-2-硝基乙醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺中的至少一种化合物，和(C)0.1-15wt％至少一种不同于组分(B)化合物的选自水溶性聚合物、表面活性剂和有机酸的化合物，以及
将该水分散体应用浅槽隔离法。
6.根据权利要求5的方法，其中水分散体包括0.1-15重量％组分(A)，0.0002-0.2重量％组分(B)，选自0.1-15重量％水溶性聚合物、0.01-5重量％表面活性剂和0.1-10重量％有机酸作为组分(C)的至少一种化合物，和余量的其中分散了组分(A)、(B)和(C)的水介质。
7.根据权利要求6的方法，其中包含高浓度组分(A)、(B)和(C)的水分散体浓缩物是预先制备的，使用时用水介质稀释。
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