CN1637110A - 高选择性胶态二氧化硅浆液 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新的高选择性含水浆液组合物及其使用方法。所述组合物包括在水溶液中约5－约50重量％的非改性二氧化硅基磨料颗粒和约0.001－约2.0重量％的有机化合物，其中二氧化硅与氮化硅的选择性比为约50－约700。

Description

高选择性胶态二氧化硅浆液
技术领域
本发明涉及用于基片化学机械抛光/平面化的高选择性含水浆液。本发明的浆液适用于抛光半导体装置的绝缘膜，尤其用于加工半导体基片上的浅沟隔离结构。所述浆液包括水介质、未改性的胶态二氧化硅磨料颗粒以及一种或多种有机化合物，该有机化合物可除去二氧化硅，而选择性地不除去氮化硅。
背景技术
化学机械抛光/平面化(CMP)已成为集成电路(IC)制造领域的—种有效方法。该方法使半导体基片的表面平面化，随后铺设电路图。尽管抛光和平面化在此可互换利用，但本领域技术人员理解CMP包括了两者。制造高性能超大规模(ULSI)装置时，通常利用拓扑部件的整体平面化。具有日益减小的装置尺寸、增大的封装密度以及多重金属隔离线路层的结构对平面化有迫切的需要。光刻掩模的焦深要求(Depth-of-focus requirements)还额外需要地形高度(topographicalheight)变化，因为非平面化会影响到IC装置的产量和性能。
浅沟隔离(STI)在IC生产中已成为可行的技术，其中邻近晶体管的数目已增多，使平面化得到改善，因此对于次250nm的装置，STI替代了硅的局部氧化(LOCOS)技术。
STI方法中，利用氮化硅蚀刻掩模，将绝缘沟槽等离子体蚀刻在硅片中，再用二氧化硅过量填充所述沟槽，该二氧化硅由高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)或等离子体增强CVD(PECVD)沉积。此后，通过CMP将氧化物抛光为平面。将牺牲的氮化硅层化学剥离，在暴露的二氧化硅区域中生产有源器件。
STI CMP方法的性能特征在于后抛光沟槽氧化物的厚度和有效面积的氮化硅厚度，以及内模(WID)和内晶片(WIW)厚度范围。在除去氮化物终止层后，该套参数最终决定晶体管的有效硅区域和沟槽中氧化物之间的高度。
理想的是，CMP过程在氮化物阻挡层上停止。然而，由于局部抛光差异，小部件抛光比大部件快，而去除速率与图案密度成反比例(即窄沟中氧化物抛光比宽沟慢)。由此导致所谓的氮化物侵蚀(即在变化尺寸的有效区域部件和图案密度之间WID氮化物厚度的变化)。区域氧化物损失或所谓的沟槽氧化物凹陷是另一个CMP相关的问题，会对表面平面化产生负面影响。
已开放出各种不同的手段和集成方法，以减少STI CMP的图案依赖性影响，如添加哑元部件、变化堆栈式焊盘(varying pad stack)、使用固定磨料焊盘(fixed-abrasive pad)、以及浆液工程。
一种对直接STI CMP有效的集成方法是基于使用高选择性浆液。STI浆液的选择性定义为氧化物的材料去除速率(RR)与氮化硅的去除速率之比。
一种推荐用于STI CMP法的高选择性浆液体系为二氧化铈基浆液。由于二氧化铈颗粒在低颗粒浓度下去除速率高，在含水体系中其被用作磨料组分。例如，Hosali等人在US5,738,800，6,042,714，6,132,637和6,218,305中公开了一种用于抛光二氧化硅和氮化硅的复合材料的抛光浆液组合物。该浆液包括高达5重量％的二氧化铈、由二氧化硅和氮化硅络合的复合物、以及影响氮化硅去除的表面活性剂。
另一种二氧化铈基STI浆液组合物公开于Srinivasan等人的申请公开号为20020195421和20030006397的美国专利中。要求保护二氧化铈磨料与氨基酸的组合物作为选择性增强化合物，以提供用于覆盖膜(blanket film)的100和更高的氧化物/氮化物的选择性。
US6,114,249和6,436,835描述了一种含有二氧化铈和水溶性有机化合物的组合物，该有机化合物具有至少一个-COOH、-COOMx(其中Mx为能取代H原子或官能团而形成盐的原子或官能团)、-SO3H或SO3My(其中My为能取代H原子而形成盐的原子或官能团)基团。
市售的二氧化铈基浆液包括Hitachi HS-8005浆液以及HS-8102GP(一种专利的选择性添加剂)。后者浆液的缺点之一是该浆液为双组分体系，在使用前需要混合。混合比会影响浆液的性能，包括去除速率、选择性和凹陷情况。另外，人们发现处理和适用期(即混合组分后的浆液存留)影响工艺性能。因此，组分的混合变得极为重要，需要利用专门的就地拌和系统，该系统提供准确的混合并将浆液的存留时间最小化。参见T-C.Tseng等人的《STI CMP Process with High-Selectivity slurry》，2002 CMP-MIC学报，255-259页；Benjamin A.Bonner等人的《Development of a Direct Polish Process for Shallow Trench Isolation Modules》，2001CMP-MIC学报，572-579页。
关于前述二氧化铈基浆液的另一个缺陷是二氧化铈为CeO2的磨料粉。该粉末与胶粒相比具有相当低的悬浮稳定性。因此，二氧化铈基浆液需要保持搅拌状态，以防止颗粒的沉积和结块。
而且，由于粉末状二氧化铈磨料颗粒比胶态二氧化硅颗粒硬，并具有更大的平均尺寸和规则形态，因此使用该磨料颗粒会导致抛光晶片表面的质量降低，包括但不限于较高的表面粗糙度和疵点。另外，使用二氧化铈基浆液时，晶片表面上微痕的形成是很大的问题。
用于STI CMP的另一种类型的二氧化铈基体系被称之为“外形选择性(topography selective)”浆液。参见Patrick Leduc等人的《CMP：Aiming for PerfectPlanarization》，2002 CMP-MIC学报，239-246页。一般，外形选择性浆液属于所谓的“压力敏感浆液”一类。这类浆液广泛地定义为去除速率和压力之间具有非线性关系(即non-Prestonian)。所述浆液被认为在磨料颗粒、添加剂和抛光膜之间具有不同相互作用的机制。其在覆盖层晶片上表现出很低的氧化物去除速率，但在具有明确外形的图案晶片上的去除速率增大(即局部压力不同)。
尽管使用STI CMP浆液时，记录显示出很好的平面化效率和低氮化物侵蚀，外形选择性浆液的主要缺陷是氧化物抛光率对掩膜线路的依赖性强。需要仔细控制过量填充的氧化物厚度，使得晶片完全透明。参见Ping-Ho Lo等人的《Characterization of Selective-CMP》，《Dummy Pattern and Reverse MaskApproaches in STI Planarization Process》，1999 CMP-MIC学报，333-335页。
去除残余氧化物有一定困难(例如外形变得比较不明确时)，对于低密度图案，氧化物去除速率显著降低。因此，浆液对特殊的STI形成工艺无效，不会产生明显的陡度(explicit step height)。
提倡使用集中基于胶态二氧化硅颗粒的浆液体系用于STI CMP。胶态二氧化硅浆液比较稳定，不会沉淀，因而无需为防止沉淀、结块和硬填料而搅拌体系。而且，更小的颗粒尺寸和球形形态降低了使用二氧化铈磨料颗粒时晶片表面上可能出现的缺陷(即微痕)。
由于所述优点，一些半导体芯片的制造者将传统、无选择性的胶态二氧化硅基浆液用于STI-CMP。所述浆液在覆盖层膜内提供34的氧化物/氮化物选择性比；在图案晶片上的选择性可能进一步降低。上述情况经常导致过抛光、抛光不足和厚度不匀。为了克服所述问题，采用减慢抛光率、严格的工艺和终端控制以获得所需产品质量。上述措施降低了效率、生产量，并增大了制造成本。已采用有效的工作以增大所述浆液的选择性。
Silvestri等人在US4,525,631中描述了一种含有约6重量％胶态二氧化硅的浆液，其pH用KOH调节为约12。浆液提供的氧化物/氮化物选择性为约10。类似地，Sees等人在US6,019,806中公开了一种通过增加胶态二氧化硅的pH到约13而增强选择性的方法。得到的最高选择性为约15。
Beyer等人在US 5,671,851中描述到添加少量二氯异氰脲酸钠和碳酸钠，以达到选择率为6.2。Canaperi等人在US6,114,249中公开了一种含有三乙醇胺的胶态二氧化硅浆液，以达到选择性为28。
US5,759,917描述了一种STI CMP浆液，含有雾态二氧化硅颗粒、羧酸以及可溶的铈化合物。如其实施例所示，选择性低于20。
Morrison等人在欧洲专利0846740中公开了通过添加四甲基铵的氢氧化物和过氧化氢将常规胶态二氧化硅浆液的选择性增加到30。
所述胶态二氧化硅浆液的一些缺点包括选择性不够高，尤其是抛光图案晶片时。用于高级改进型IC装置的集成材料需要极低的氧化物凹陷和氮化物损失。当装置间距继续缩小时，隔离沟槽纵横比增大，并且氮化物层变厚。由此STI CMP工艺中由于氮化物损失而产生的空白减少。
为了克服所述领域浆液的缺陷、并满足小部件尺寸装置的高平面化的需要，提供一种高选择性胶态二氧化硅基浆液。
本发明的另一个目的是提供一种单成分、制成即用的浆液体系。
本发明的另外目的是提供一种浆液体系，以高产量生产高级装置，而且对选择性具有终端控制。
本发明的另一目的是提供一种非改性胶态二氧化硅基浆液，可将氮化硅的侵蚀最小化。
通过这里所附的说明书、附图和权利要求的评述，本发明的其他目的和优点对本领域技术人员来说将更加明显。
发明内容
通过本发明的高选择性浆液组合物、体系以及方法来实现前述目的。
根据本发明的第一方面，提供一种高选择性含水浆液组合物。该组合物包括在水溶液中约5-约50重量％的非改性二氧化硅基磨料颗粒和约0.001-约2.0重量％的有机化合物。二氧化硅与氮化硅的选择性比为约50-约700的范围。
根据本发明的另一方面，提供一种半导体装置的化学机械抛光/平面化(CMP)方法。所述方法包括将高选择性浆液施加到抛光垫和半导体装置之间的抛光界面上，该半导体装置包含二氧化硅和氮化硅。高选择性浆液包括在水溶液中约5-约50重量％的非改性二氧化硅基磨料颗粒和约0.001-约2.0重量％的有机化合物。浆液优先于氮化硅选择性地抛光二氧化硅，其去除选择性为约50-约700。
根据本发明的另一方面，提供一种抛光/平面化半导体装置的浅沟隔离结构的方法。所述方法包括提供一种高选择性浆液，该浆液包括在水介质中约5-约50重量％的非改性磨料颗粒和约0.001-约2.0重量％的有机化合物。将高选择性浆液施加到抛光垫和装置之间的抛光界面上，所述装置包括二氧化硅和氮化硅。优先于氮化硅，二氧化硅被选择性地抛光，选择性为约50-约700。
根据本发明的另一方面，提供一种制备高选择性含水浆液组合物的方法。所述方法包括提供在水溶液中约5-约50重量％的非改性二氧化硅基磨料颗粒和约0.001-约2.0重量％的有机化合物，其中二氧化硅与氮化硅的选择性比为约50-约700。
附图说明
参考附图，将更好地理解本发明，附图中同样的数字全部表示相同部件，其中：
图1表示本发明STI浆液的选择性作为pH值的函数；以及
图2表示含有不同有机化合物的本发明STI浆液的选择性。
具体实施方式
制备IC装置需要很多在基片上形成各种部件所必需的复杂步骤。本发明涉及一种新的浆液组合物，用以在半导体装置的制造过程中进行CMP步骤，尤其是浅沟隔离生产。特别是，本发明是一种单成分高选择性含水浆液体系。这里使用的术语“单成分”是指一种制成即用的体系，无需与在使用前进行成分混合。因此，简化了浆液处理，无需使用精确的混合设备。
本领域技术人员认识到，整个说明书和附加的权利要求所使用的术语“选择性”描述了CMP法中以相同浆液组合物/体系除去二氧化硅的速率与除去氮化硅的速率之比。选择性通过二氧化硅薄膜被去除的速率(通常以/min为单位表示)除以氮化硅薄膜被去除的速率来确定。
本发明的浆液体系包括在水介质中研磨的非改性二氧化硅颗粒以及一种有机化合物(或有机化合物的混合物)。加入到浆液中的所述有机化合物，可有效地抑制氮化硅的去除，同时不会影响二氧化硅的去除速率。由此形成的浆液为高选择性浆液，具有高的氧化物比氮化物的选择性。
含水浆液介质中使用的非改性磨料颗粒起到机械抛光的作用。所述非改性二氧化硅基磨料可选自胶态、雾态、沉淀的和磨成粉末的二氧化硅。优选磨料为胶态二氧化硅颗粒。非改性胶态二氧化硅基磨料是指未经如铝、铬、镓、钛或锆的三价或四价金属氧化物改性的胶态二氧化硅颗粒。由于磨料颗粒的基本球形形态和在含水介质中稳定的颗粒悬浮(即非结块)，其特别有效。非改性胶态二氧化硅可通过本领域公知的任意方法制备，如硅酸盐的离子交换或溶胶凝胶技术(如金属醇盐的水解或冷凝，或通过沉淀的水合二氧化硅的胶溶作用，等等)。由于抛光步骤后如铁、镍和铅等金属离子杂质可能在半导体装置内迁移，因而导致装置生产率低，所以使用的非改性胶态二氧化硅为高纯度。
二氧化硅颗粒的平均粒径为约10nm-约200nm，优选为约20nm-约140nm，更优选为约30nm-约90nm。平均粒径低于10nm时，不能制得去除氧化物薄膜的速率足够高的浆液。另一方面，当粒径大于200nm时，导致抛光表面瑕疵和不希望的粗造度增加。这里所用的“粒径”应理解为其表示通过标准粒径测量工具和方法，如动态光散射、激光扩散衍射、或超离心机分析技术测量的颗粒平均直径。
水介质中的非改性二氧化硅颗粒含量为浆液体系总重的约5-约50重量％，优选约10-约40重量％，更优选为约25-约35重量％。如果二氧化硅含量低于5重量％，二氧化硅薄膜的去除速率很低。另一方面，如果其含量高于50重量％，浆液体系可能不稳定。
已经发现，添加到含水浆液介质的有机化合物成分可抑制氮化硅的去除，因此认为是一种增强选择性的成分。
已经发现，用于增强选择性的有机化合物属于下述种类：
—醇硫酸盐；
—磺酸及其盐；
—硫酸醚盐。
上述醇硫酸盐类中优选的有机化合物为醇硫酸铵、钠、钾、镁、和钙，如十二烷基硫酸盐、癸基硫酸盐、辛基硫酸盐、乙基己基硫酸盐等；也优选烷基硫酸胺，如三乙醇胺、二乙醇胺等。
磺酸及其盐类有烷基苯磺酸、十二烷基和十三烷基苯磺酸盐、萘磺酸盐、烷基萘磺酸盐等。
选自硫酸醚盐类的示例性的有机化合物为较高醇醚硫酸铵、钠等，烷基酚醚硫酸盐等。
前述种类的优选化合物中，用于在本发明的STI浆液中作为选择性增强组分的最优选的有机化合物为：
—十二烷基硫酸盐，尤其是十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸二乙醇胺、十二烷基硫酸三乙醇胺；
—十二烷基苯磺酸及其盐，尤其是十二烷基苯磺酸铵或钾，以及十二烷基苯磺酸三乙醇胺或异丙胺；和
—线性烷基化磺酸三乙醇胺、二乙醇胺或异丙醇胺。
尽管不希望受到任何特别的理论限制，可以认为本发明浆液体系中的有机化合物抑制磨料颗粒侵蚀氮化硅薄膜的表面，由此在CMP法中显著降低了去除速率。
浆液中的有机化合物含量可高达临界胶束浓度，优选为约0.001-约2.0重量％，更优选约0.05-约1.5重量％，最优选约0.1-约0.9重量％。本领域技术人员明白有机化合物含量若超过所述范围的上限，可能导致不希望的效果如起泡或浆液不稳定。
所述有机化合物表现出阴离子表面活性剂的性能，并且当将其添加到非改性胶态二氧化硅中时，生成了氧化物：二氧化硅的去除选择性为约50-约700(取决于所选择的特定有机化合物以及浆液的pH值)的浆液。
浆液组合物/体系可任选包含其他组分，如调整pH值的组分，包括无机和/或有机碱和酸、pH缓冲剂、控制起泡的添加剂和粘度改性剂如表面活性剂。
如前所述，通过控制pH值可调整浆液的选择性。如图1所示以及实施例所述，选择性在pH为约1.5-约8的范围内变化两个数量级。pH值的选择是基于关于最优化特定CMP法所需要的选择性，同时还考虑到浆液的长期稳定性。优选的pH范围为约1.5-约4.5，最优选为约2.0-约3.0。
调整pH值的示例性组分包括碱金属氢氧化物，如氢氧化钾、氢氧化钠等。其他示例性组分包括氨以及有机碱如三乙醇胺、四甲基铵的氢氧化物等。
在本发明中也可使用表面活性剂。表面活性剂调整表面张力，并控制浆液体系的发泡。含有全氟烷基基团的表面活性剂(氟代表面活性剂)是表面张力降低剂的优选种类。小含量的该类表面活性剂有效，并在酸和碱存在下稳定存在于含水分散液中。该类表面活性剂的实例包括ZONYL，其为由DuPont制备的氟代表面活性剂。
通过混合所述组分形成本发明的浆液。不按顺序，然而在将该浆液施加到抛光垫和复合装置之间的界面上之前要形成含水浆液组合物。这就允许单成分体系在使用之前被贮存。当贮存必要或方便时，组合物在低于约30℃、但高于浆液组合物的冻结温度下贮存。
本发明的含水浆液体系的特征在于二氧化硅和氮化硅之间的高去除速率比，其中比例(选择性)为约50-约700。
参考下述实施例将进一步详细描述本发明的非改性胶态二氧化硅浆液，然而其不能解释为对本发明的限制。
实施例
下述实施例1-12的含水浆液用于抛光200mm覆盖层的二氧化硅(等离子体增强四乙基原硅酸盐(PETEOS)，15K厚度的薄膜以及氮化硅(低压Si3N4)，2K厚度的薄膜)晶片。
抛光条件如下：
—CMP工具：IPEC/Speedfam 472；
—抛光垫：IC-1000堆积垫，由Podel Co.，Inc.制造的SubaIV subpad；
—Down force：4psi；
—后压力：1psi；
—压板旋转速率：60rpm；
—晶片负载旋转速率：40rmp；
—浆液流动速率：200mill/min；
—抛光时间：2分钟；
—垫板状态：原位；
—抛光速率(/min)＝每个薄膜的初始厚度减去抛光后薄膜厚度再除以抛光时间。氧化物和氮化物薄膜厚度的数据通过Prometric FT650工具获得；49点极性扫描用于计量学。
实施例1
通过将42g十二烷基硫酸铵(ALS)(如30％的ALS水溶液，Sigma-Aldrich)加入到2.5升市售的pH为2.20的非改性二氧化硅胶体(LEVASIL，H.C.Starck，Inc.)中而制备浆液；浆液中二氧化硅含量为30重量％，平均粒径为45nm。浆液pH等于2.45；浆液中ALS的含量为0.4重量％。
结果，前述的抛光测试中，二氧化硅薄膜的去除速率(RR)为2189/min，氮化硅层的RR很低，为12/min；氧化物：氮化物的RR选择性为186。
实施例2
除变化pH值和ALS量外，采用与制备实施例1的浆液相似的方法制备实施例2-4的浆液。实施例2的浆液中，pH等于2.20；通过添加0.5N的KOH水溶液，调整实施例3和4的浆液pH值。而且，使用市售的产品Stepanol AMV(Stepan Co.)作为ALS源(如28％的ALS水溶液)。
如前所述，在覆盖层晶片上进行抛光测试，并与不含有机化合物的浆液比较。将结果制成表1，如下。
                    表1.含有ALS的HS STI浆液的去除速率和选择性
  ALS量，重量百分比 浆液pH值     TEOS的RR，/min     Si3N4的RR，/min   TEOS/Si3N4的选择性
  实施例1     0.4     2.45     2189     12     186
  实施例2     0.4     2.17     1854     3     600
  实施例3     0.4     2.78     2267     12     182
  实施例4     0.8     2.83     2431     17     150
  比较例     无     2.35     2418     703     3.3
从数据中可见，使用本发明的浆液，氧化物：氮化物的选择性已高达600；另外还观察到随着浆液pH值增大，选择性降低。
此外，注意到二氧化硅薄膜的去除速率为约2000/min，几乎与ALS的存在无关。覆盖层晶片上相对高的氧化物RR表明本发明的HS STI浆液没有外形敏感性，但是由于ALS的存在，通过抑制氮化硅薄膜的去除而产生高选择性。
为了证明添加到胶态二氧化硅分散液中的ALS对于氮化硅的去除产生抑制作用，对与实施例1-4同样、但不含ALS的非改性胶态二氧化硅浆液进行上述抛光测试。从表1看出，该浆液作为典型的本领域公知的常规胶态二氧化硅浆液，获得3.3的极低选择性。
实施例5-7
通过将150g十二烷基苯磺酸铵(NH4DDBS)的水溶液加入到4.0升非改性二氧化硅在水中的分散液中而制备实施例5-6的浆液，NH4DDBS的含量为0.31重量％。实施例5和6分别通过添加NH4OH(如1M的水溶液)将浆液pH调整到2.28-2.93。浆液中二氧化硅的含量为30重量％，平均粒径为65nm。
实施例5和6的浆液所用的NH4DDBS溶液是通过将65ml、1M的NH4OH水溶液加入到220g、12.5重量％的十二烷基苯磺酸(DDBSA)水溶液中而制备的。得到的NH4DDBS的水溶液pH值为7.82。
实施例7的浆液是通过将150g的NH4DDBS水溶液和10gZONYL氟代表面活性剂(DuPont Co.，Inc)加入到4.0L非改性胶态二氧化硅在水中的分散液中而制备；调整浆液pH值为3.13。
如上所述在覆盖层晶片上进行抛光测试，并将结果制成表2，如下。
                 表2.含有NH4DDBS的HS STI浆液的去除速率和选择性
浆液pH值     TEOS的RR，/min     Si3N4的RR，/min   TEOS/Si3N4的选择性
    实施例5     2.28     1892     7     275
    实施例6     2.93     2237     11     199
    实施例7     3.13     2213     21     104
从表1和2的数据比较可以看出，含有NH4DDBS的HS STI浆液与含有ALS的浆液表现出类似的基于pH值调整的相关性(即微调)。
实施例8
为了进一步研究基于pH值调整的去除选择性，除通过添加NH4OH(如1M的水溶液)将pH值调整到3.4-8.1外，采用与制备实施例5的浆液类似的方法制备几种含有NH4DDBS的HS STI浆液。
如上所述在覆盖层晶片上进行抛光测试。选择性的结果与实施例5-7的结果一起表示在图1中。
从图1中看出，去除选择性极大地取决于浆液pH值，pH值从2增加到8时，选择性的降低大于两个数量级。因此，本发明的HS STI浆液优选的pH值范围为约1.5-约4.5，优选为约2.0-约3.0。
氧化物：氮化物的去除选择性与pH的极大相关性意味着通过调整浆液pH可将选择性最优化(即微调)，以满足特定STI CMP法的要求。
实施例9
通过将225g、12.7重量％的十二烷基苯磺酸(DDBSA)水溶液加入到2.5升、pH值为9.30的非改性胶态二氧化硅在水中的分散液中而制备浆液；浆液中二氧化硅含量为30重量％，平均粒径为40nm。浆液pH值等于2.96；浆液中DDBSA的量为0.9重量％。
如前述在覆盖层晶片上进行抛光测试，氧化物比氮化物薄膜的去除选择性为175。
实施例10-11
实施例10-11的浆液通过将十二烷基苯磺酸三乙醇胺水溶液(345g、4重量％的TEA-DDBS水溶液)加入到4.0升、pH值为2.20的非改性胶态二氧化硅在水中的分散液中而制备；浆液中二氧化硅含量为25重量％，平均粒径为72nm。将市售的产品BioSoft N300(60重量％的TEA-DDBS水溶液，由Stepan Co制备)用作TEA-DDBA源。将浆液pH值分别调整到2.45-2.75。浆液中的TEA-DDBS量为0.3重量％。
如前所述在覆盖层晶片上进行抛光测试；将结果制成表3，如下。
              表3.含有TEA-DDBS的HS STI浆液的去除速率和选择性
浆液pH值     TEOS的RR，/min     Si3N4的RR，/min     TEOS/Si3N4的选择性
实施例10     2.25     1916     11     169
实施例11     2.75     2570     17     154
实施例12
比较实施例1-11的数据，发现本发明HS STI浆液的氧化物比氮化物薄膜的去除选择性，根据前述浆液含有的有机化合物-氮化物抑制剂-的种类而显著变化。
图2表示由不同有机化合物制备的浆液的去除选择性，图2的全部浆液使用的有机化合物浓度为0.3重量％，pH值已调整到2.2。
如图2所示，浆液A(含有ALS)的选择性比浆液D(含有TEA-DDBS)的选择性高约4倍。
因此，本发明含水浆液的氧化物：氮化物薄膜的去除选择性可以通过使用不同的前述有机化合物来调整，以满足特定STI CMP法的需要。
通过参考具体实施方案已详细描述了本发明，本领域技术人员应当清楚，在没有超出所附权利要求的范围时，可以进行各种变化和改进，以及使用其等同物。

Claims (10)

1.一种高选择性含水浆液组合物，其包括：在水溶液中约5-约50重量％的非改性二氧化硅基磨料颗粒和约0.001-约2.0重量％的有机化合物，其中二氧化硅与氮化硅的选择性比为约50-约700。
2.权利要求1的高选择性含水浆液组合物，其中所述非改性二氧化硅基磨料颗粒选自胶态二氧化硅、雾状二氧化硅、沉淀的二氧化硅颗粒以及粉末状研磨的二氧化硅。
3.权利要求1的高选择性含水浆液组合物，其中所述非改性磨料颗粒为胶态并具有约10-200nm的平均粒径。
4.权利要求1的高选择性含水浆液组合物，其中所述有机化合物为高选择性增强化合物，其选自醇硫酸盐类、磺酸及其盐类、硫酸醚盐类及其混合物。
5.权利要求4的高选择性含水浆液组合物，其中所述磺酸盐类有机化合物选自烷基苯磺酸、十二烷基和十三烷基苯磺酸盐、萘磺酸盐和烷基萘磺酸盐。
6.权利要求4的高选择性含水浆液组合物，其中醇硫酸铵、钠、钾、镁和钙类有机化合物选自十二烷基硫酸盐、癸基硫酸盐、辛基硫酸盐、乙基己基硫酸盐、烷基硫酸胺。
7.权利要求1的高选择性含水浆液组合物，其pH值在约1.5-约8的范围。
8.一种半导体复合装置的化学机械抛光/平面化(CMP)方法，其包括：
将高选择性浆液施加到抛光垫和复合装置之间的抛光界面上，该复合装置含有二氧化硅和氮化硅，该高选择性浆液包括在水溶液中约5-约50重量％的非改性二氧化硅基磨料颗粒和约0.001-约2.0重量％的有机化合物，并且优先于氮化硅而选择抛光二氧化硅的选择性为约50-约700。
9.一种抛光/平面化浅沟隔离结构的方法，其包括下述步骤：
提供一种高选择性浆液，其包括在水介质中约5-约50重量％的非改性二氧化硅基磨料颗粒和约0.001-约2.0重量％的有机化合物；
将高选择性浆液施加到抛光垫和装置之间的抛光/平面化界面上，所述装置含有二氧化硅和氮化硅；以及
以约50-约700的选择性比优先于氮化硅而选择性抛光二氧化硅。
10.一种制备高选择性含水浆液组合物的方法，其包括：提供在水溶液中约5-约50重量％的非改性二氧化硅基磨料颗粒和约0.001-约2.0重量％的有机化合物，其中二氧化硅与氮化硅的选择性比为约50-约700。
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