TW201833292A - 含有元素矽的膜的化學機械平坦化 - Google Patents

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Abstract

一種化學機械平坦化(CMP)研磨組成物，其包含一研磨粒子及一推升含有元素矽諸如多晶矽及矽-鍺的膜之移除速率的添加劑。

Description

含有元素矽的膜的化學機械平坦化
相關申請案之相互參照 本專利申請案係2017年2月28日提出的美國暫時性專利申請案序號62/464,680之非臨時性申請案，其全文以參考之方式併入本文。
發明領域 本發明係關於一種使用在半導體裝置之製造的化學機械平坦化(「CMP」)研磨組成物(CMP研磨漿、CMP組成物或CMP組成物類可互換地使用)，及用以進行化學機械平坦化之研磨方法。特別是，本發明係關於一種用以研磨包含矽元素形式諸如多晶Si、非晶Si或Si-Ge的膜之研磨組成物。
發明背景 已經在半導體工業中使用含Si膜有一段長時間。已採用許多方法以高移除速率來研磨含Si膜。
US 3429080揭示出使用氧化劑來推升結晶Si膜之移除速率。US 2013109182揭示出一種包含雙四級陽離子的組成物，其相對於氮化矽以高速率研磨多晶Si膜。US 6533832描述出使用醇胺化合物來增加對多晶Si研磨之選擇性。US 7585340揭示出一種包含聚醚胺化合物的組成物，其相對於其它膜產生高多晶Si移除速率。
雖然有這些研磨組成物及方法，在技藝中仍然需要可對含有元素矽的膜提供高移除速率及控制在含有元素矽的膜與其它膜諸如氧化矽及氮化矽間之移除速率選擇性的研磨組成物及方法。本發明之組成物及方法提供這些發明特徵，如其將從於此提供的實施方式中明瞭。
發明概要 於本文中描述出一種滿足該需求的含矽材料CMP研磨組成物、方法及系統。
在一個具體實例中，於本文中描述出一種推升含有元素矽的膜之移除速率的研磨組成物，其包含研磨粒子、液體載劑及選自於由下列所組成之群的化合物：(i)包含硫或氮或硫與氮二者作為雜原子及一接附至該環結構之羰基的雜環碳化合物；(ii)包含硫或氮或硫與氮二者作為雜原子之雜環碳化合物；(iii)醛或酮化合物。
在較佳具體實例中，該推升含有元素矽的膜之移除速率的化合物係一起包含硫及氮雜原子二者與一接附至該碳環的羰基之雜環碳化合物。
在進一步較佳具體實例中，該推升含有元素矽的膜之移除速率的化合物係異噻唑啉酮化合物。該化學異噻唑啉酮化合物的實施例包括但不限於甲基異噻唑啉酮(MIT)、氯甲異噻唑啉酮(CMIT)、苯并異噻唑啉酮(BIT)、辛基異噻唑啉酮(OIT)、二氯辛基異噻唑啉酮(DCOIT)及丁基苯并異噻唑啉酮(BBIT)。
在進一步具體實例中，該研磨組成物包含一或多種選自於由下列所組成之群的研磨料粒子：氧化矽、氧化鈰或包含氧化矽與氧化鈰之複合粒子；及甲基異噻唑啉酮作為該推升含有元素矽的膜之移除速率的化合物。
在進一步具體實例中，該研磨組成物包含一或多種選自於由下列所組成之群的研磨料粒子：氧化矽、氧化鈰或包含氧化矽與氧化鈰的複合粒子；甲基異噻唑啉酮作為該推升含有元素矽的膜之移除速率的化合物；及抑制氮化矽膜的移除速率之添加劑。
在進一步具體實例中，該研磨組成物包含一或多種選自於由下列所組成之群的研磨料粒子：氧化矽、氧化鈰或包含氧化矽與氧化鈰的複合粒子；甲基異噻唑啉酮作為該推升含有元素矽的膜之移除速率的化合物；及包括丙烯酸基團的聚合物或共聚物。
在進一步具體實例中，該研磨組成物包括含氧化鈰研磨料、二氧化矽研磨料、甲基異噻唑啉酮作為該推升含有元素矽的膜之移除速率的化合物及包括丙烯酸基團的聚合物或共聚物作為該抑制氮化矽膜之移除速率的添加劑。
該研磨組成物亦可包含其它型式的添加劑，諸如界面活性劑、分散劑、腐蝕抑制劑、滅菌劑、pH調整劑、pH緩衝化合物等等。
本發明之研磨組成物可包含濃度範圍0.01重量%至約15重量%的研磨粒子，或更佳為在0.1重量%至約5重量%間，或最佳為在0.2重量%至約3重量%間。
該推升含有元素矽的膜之移除速率的化合物可以0.0001重量%至1重量%之範圍呈現，或更佳為在0.001重量%至0.5重量%間，或最佳為在0.01重量%至0.2重量%間。
典型來說，該研磨組成物之pH係在1至13間，較佳為在2至12間及更佳為在3至11間。
本發明提供一種研磨組成物，其包含： 一研磨粒子，其範圍係0.01重量%至15重量%； 一提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物，其範圍係0.001重量%至0.5重量%；及 一液體載劑；及 該研磨組成物之pH係在2至12間； 其中 該一或多種種類的研磨料係選自於由下列所組成之群：煙燻二氧化矽、膠體二氧化矽、煙燻氧化鋁、膠體氧化鋁、氧化鈰、二氧化鈰-二氧化矽複合粒子、二氧化鈦、氧化鋯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、雲母、水合的矽酸鋁及其混合物；及 該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物係選自於由下列所組成之群：(i)包含硫或氮或硫與氮二者作為雜原子及一接附至該環結構的羰基之雜環碳化合物；(ii)包含硫或氮或硫與氮二者作為雜原子之雜環碳化合物；(iii)醛或酮化合物；及其組合。
本發明提供一種用於半導體基材的化學機械平坦化之研磨方法，其中該半導體基材包含至少一個含有元素矽的表面，其中該方法包括下列步驟： 讓該至少一個含有元素矽的表面與一研磨墊接觸； 將一研磨組成物輸送至該至少一個含有元素矽的表面； 其中該研磨組成物包含： 一研磨粒子，其範圍係0.01重量%至15重量%； 一提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物，其範圍係0.001重量%至0.5重量%；及 一液體載劑；及 該研磨組成物的pH係在2至12間； 其中 該一或多種種類的研磨料係選自於由下列所組成之群：煙燻二氧化矽、膠體二氧化矽、煙燻氧化鋁、膠體氧化鋁、氧化鈰、二氧化鈰-二氧化矽複合粒子、二氧化鈦、氧化鋯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、雲母、水合的矽酸鋁及其混合物；及 該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物係選自於由下列所組成之群：異噻唑啉酮及衍生物、噻唑啉酮及衍生物、咪唑啶及衍生物、吡唑啶及衍生物、咪唑及衍生物、吡唑及衍生物、噻唑及衍生物、異噻唑及衍生物、噻唑啶及衍生物、異噻唑啶及衍生物、二硫戊環及衍生物、三唑及衍生物、四唑及衍生物、噻二唑及衍生物及其組合；丙酮、二苯基酮、乙醯苯、乙醯丙酮、丁醇、3-羥基丁醛、對-硝基苯醛、肉桂醛、香草精及其組合； 及 以該研磨組成物來研磨該至少一個含有元素矽的表面。
本發明提供一種用於半導體基材的化學機械平坦化之研磨系統，其中該半導體基材包含至少一個含有元素矽的表面，其中該系統包含： 該半導體基材； 一研磨墊；及 該研磨組成物包含： 一研磨粒子，其範圍係0.01重量%至15重量%； 一提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物，其範圍係0.001重量%至0.5重量%；及 一液體載劑；及 該研磨組成物的pH係在2至12間； 其中 該研磨料係選自於由下列所組成之群：煙燻二氧化矽、膠體二氧化矽、煙燻氧化鋁、膠體氧化鋁、氧化鈰、二氧化鈰-二氧化矽複合粒子、二氧化鈦、氧化鋯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、雲母、水合的矽酸鋁及其混合物；及 該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物係選自於由下列所組成之群：異噻唑啉酮及衍生物、噻唑啉酮及衍生物、咪唑啶及衍生物、吡唑啶及衍生物、咪唑及衍生物、吡唑及衍生物、噻唑及衍生物、異噻唑及衍生物、噻唑啶及衍生物、異噻唑啶及衍生物、二硫戊環及衍生物、三唑及衍生物、四唑及衍生物、噻二唑及衍生物及其組合；丙酮、二苯基酮、乙醯苯、乙醯丙酮、丁醇、3-羥基丁醛、對-硝基苯醛、肉桂醛、香草精及其組合； 其中該半導體基材係與該研磨組成物及墊接觸。
該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物可選自於由下列所組成之群：(i)異噻唑啉酮及衍生物，其係選自於由下列所組成之群：甲基異噻唑啉酮(MIT)、氯甲異噻唑啉酮(CMIT)、苯并異噻唑啉酮(BIT)、辛基異噻唑啉酮(OIT)、二氯辛基異噻唑啉酮(DCOIT)、丁基苯并異噻唑啉酮(BBIT)及其組合；及(ii)噻唑啉酮及衍生物，其係選自於由下列所組成之群：2-苯并噻唑-1,1,3-三酮(糖精)、N-甲基2-苯并噻唑啉酮、噻唑啉酮及其組合；及其組合。
該半導體基材進一步包含至少一個包括氧化矽、氮化矽或其組合之表面；及該研磨組成物進一步包含0.1 ppm至0.5重量%具有選自於由下列所組成之群的官能基之添加劑：有機羧酸及其鹽、胺基酸及其鹽、醯胺基羧酸及其鹽、N-醯基胺基酸及其鹽、有機磺酸及其鹽；有機膦酸及其鹽；聚合的羧酸及其鹽；聚合的磺酸及其鹽；聚合的膦酸及其鹽；芳基胺、胺基醇、脂肪族胺、雜環胺、異羥肟酸、經取代的酚、磺醯胺、硫醇、具有羥基的多元醇及其組合；或(i)與(ii)之組合。
所揭示的方法及系統可在元素矽與氧化矽或氮化矽間之移除速率上提供可於0.1至110間調整的選擇性。
較佳實施例之詳細說明 本發明之研磨組成物係對以高移除速率研磨含有元素矽的膜有用。
該含有元素矽的膜包含實質上缺乏矽與其它元素的化學鍵之多種型式的含矽膜。該含有元素矽的膜包括多種矽的結晶形式，諸如多晶(亦指為多晶Si)、非晶矽(指為a-Si)或單晶。
該含有元素矽的膜亦可包含多種摻雜或合金添加劑。該摻雜或合金添加劑的實施例包括但不限於鍺、磷、硼、鋁、氮、鎵、銦、砷、銻、鋰、氙、黃金、鉑。在該膜中，於該摻雜或合金添加劑與矽間的原子相對比率範圍可係1E-10至99.99999。
在一個具體實例中，使用研磨組成物來同步研磨二或更多種膜，其中該膜之至少一種含有元素矽及至少一種其它膜包含矽的化合物。
該包含矽的化合物之膜可包含多種型式的膜，包括但不限於氧化矽、氮化矽、碳化矽、氧-碳化矽、氧-氮化矽。該氧化矽膜的實施例包括但不限於熱氧化物、正矽酸四乙酯(TEOS)、高密度電漿(HDP)氧化物、高縱深比製程(HARP)膜、氟化的氧化物膜、摻雜的氧化物膜、有機矽酸鹽玻璃(OSG)、低K介電質膜、旋壓玻璃(SOG)、流動式化學蒸氣沈積(CVD)膜、光學玻璃、顯示器玻璃。
本發明之研磨組成物可在含有元素矽的膜與包含矽化合物的膜間之移除速率上達成一選擇性範圍。
在某些具體實例中，與包含矽的化合物的膜比較，含有元素矽的膜之移除速率可非常高。例如，與氧化矽及/或氮化矽膜比較，該研磨組成物可以非常高速率研磨多晶Si且具有移除速率選擇性大於20。
在某些其它具體實例中，該研磨組成物可以非常高速率研磨多晶Si與氧化矽二者，且在多晶Si與氧化矽間之移除速率選擇性係少於5。
在某些具體實例中，全部多晶Si、氧化矽及氮化矽三種膜全部係以可比較的移除速率進行研磨，其中在任何二種膜間之移除速率比率係少於5。
在某些具體實例中，多晶Si膜的研磨移除速率係氧化矽移除速率的1.5倍或更佳為多於2倍，同時在多晶Si與SiN間之移除速率選擇性係大於25。
在某些具體實例中，可使用本發明之研磨組成物以大於500埃/分鐘之移除速率來研磨含有元素矽的膜，或更佳為多於1000埃/分鐘，或最佳為多於1500埃/分鐘。在某些具體實例中，含有元素矽的膜之移除速率係大於1000埃/分鐘，同時氧化矽的移除速率係少於50埃/分鐘。在某些具體實例中，含有元素矽的膜之移除速率係大於1000埃/分鐘，同時氧化矽的移除速率係大於500埃/分鐘。
這些組成物可使用於多種應用，包括但不限於淺溝隔絕層(STI)、內層介電質(ILD)研磨、內金屬介電質(IMD)研磨、矽穿孔(through silicon via)(TSV)研磨及裸晶圓研磨。
在一個具體實例中，於本文中描述出一種研磨組成物，其包含研磨粒子、液體載劑及推升含有元素矽的膜之移除速率的化合物，其係選自於由下列所組成之群：(i)包含硫或氮或硫與氮二者作為雜原子及一接附至該環結構的羰基之雜環碳化合物；(ii)包含硫或氮或硫與氮二者作為雜原子的雜環碳化合物；(iii)醛或酮化合物。
該雜環碳化合物可定義為具有至少二種不同包括碳的元素之環狀化合物或環結構。該雜原子可包含一或多種選自於碳、氮及氧的原子。該雜環可包含3至7個原子作為成員。該雜環亦可與苯環并合。
該具有碳與氮二者及一接附至該環的羰基之雜環碳化合物的實施例包括但不限於異噻唑啉酮、噻唑啉酮及其衍生物化合物。
該化學異噻唑啉酮化合物的實施例包括但不限於甲基異噻唑啉酮(MIT)、氯甲異噻唑啉酮(CMIT)、苯并異噻唑啉酮(BIT)、辛基異噻唑啉酮(OIT)、二氯辛基異噻唑啉酮(DCOIT)及丁基苯并異噻唑啉酮(BBIT)。
該噻唑啉酮化合物的實施例包括但不限於2-苯并噻唑-1,1,3-三酮(糖精)、N-甲基2-苯并噻唑啉酮及噻唑啉酮。
該包含硫或氮或二者作為雜原子的雜環碳化合物之實施例包括但不限於咪唑啶、吡唑啶、咪唑、吡唑、噻唑、異噻唑、噻唑啶、異噻唑啶、二硫戊環、三唑、四唑、噻二唑及其衍生物。
該醛或酮化合物的實施例包括但不限於丙酮、二苯基酮、乙醯苯、乙醯丙酮、丁醇、3-羥基丁醛、對-硝基苯醛、肉桂醛、香草精。
該推升含有元素Si的膜之移除速率的化合物可以0.0001重量%至1重量%之範圍存在於該CMP組成物中，或更佳為在0.001重量%至0.5重量%間，或最佳為在0.01重量%至0.2重量%間。
本發明之CMP組成物包含研磨粒子。
該研磨粒子可選自於廣泛範圍的粒子，但不限於煙燻二氧化矽、膠體二氧化矽、摻雜鋁的二氧化矽、煙燻氧化鋁、膠體氧化鋁、氧化鈰、二氧化鈰-二氧化矽複合粒子、二氧化鈦、氧化鋯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、雲母、水合的矽酸鋁及其混合物。
對相對於氧化矽膜以較高移除速率選擇性來研磨含有元素矽的膜來說，包含二氧化矽或氧化鋁粒子之研磨組成物可較佳。
當在含有元素矽的膜與氧化矽膜間之想要的移除速率選擇性係大於20，或更佳為大於30或最佳為多於50時，可使用例如包含二氧化矽或氧化鋁粒子的研磨組成物來研磨晶圓。
包含氧化鈰或二氧化鈰-二氧化矽複合粒子的研磨組成物可更合適於對元素矽膜及氧化矽膜二者需要高移除速率之應用。
當在含有元素矽的膜與氧化矽膜間之想要的移除速率選擇性係少於10，或更佳為少於5或最佳為少於2時，可使用例如包含氧化鈰或二氧化鈰-二氧化矽複合粒子的研磨組成物來研磨晶圓。
可藉由諸如動態光散射法的合適技術來測量該研磨粒子之平均粒子尺寸。
該二氧化矽及氧化鋁粒子的平均粒子尺寸可在10奈米至500奈米間，更佳為在20奈米至150奈米間，最佳為在30至80奈米間。
該二氧化鈰或二氧化鈰-二氧化矽複合粒子的平均粒子尺寸可在10奈米至5000奈米間，或更佳為在50奈米至300奈米間及最佳為在75奈米至200奈米間。
該二氧化鈰粒子可藉由任何合適的技術製造，包括煅燒-研磨法或經由液體加工之膠體形成法。該二氧化鈰粒子可係單晶或多晶。在某些情況中，該表面亦可呈羥基化形式。
在某些具體實例中，複合粒子可較佳，諸如具有二氧化鈰塗佈在二氧化矽粒子核心的表面上之二氧化鈰-二氧化矽複合粒子。
在二氧化矽核心上的二氧化鈰塗層可呈連續外殼似的結構形式或呈二氧化鈰奈米粒子離散在二氧化矽粒子表面上的形式。
在某些具體實例中，該二氧化矽核心粒子係非晶相；及該二氧化鈰奈米粒子係單晶。
在某些較佳具體實例中，該塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子將包含具有平均粒子尺寸在50至200奈米之範圍內的二氧化矽核心，其佈置有尺寸如藉由穿透式電子顯微鏡影像測量在1奈米至30奈米間，或更佳為在10奈米至20奈米間之二氧化鈰奈米粒子。
在某些具體實例中，該覆蓋二氧化矽核心粒子的二氧化鈰奈米粒子可在表面上具有部分二氧化矽塗層。
該二氧化鈰-二氧化矽複合粒子可藉由所描述的方法，藉由任何合適的方法製造。在WO 2016159167中所描述的方法可特別合適於製造用以改良性能之塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子。
本發明的另一個態樣包括使用在研磨力量下不碎裂之塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子。已假設若該粒子不在研磨力量(即，碎裂力量)之作用下破裂並保持原始粒子尺寸的特徵時，則該移除速率將保持高。若另一方面該粒子在研磨力量下碎裂時，該移除速率將由於有效研磨料粒子尺寸較小而降低。粒子之破裂亦可產生不規則形狀的粒子，其會在刮傷缺陷上具有不想要的效應。亦可藉由讓該組成物接受超音波處理半小時及測量尺寸分佈的改變來決定在碎裂力量下之粒子穩定性。
超音波處理的較佳條件係在100瓦輸出且具有42 KHz頻率之浴中沈浸½小時。可藉由使用任何合適的技術來測量粒子尺寸分佈，諸如盤式離心機(DC)方法或動態光散射法(DLS)。可就平均粒子尺寸或D50(50%粒子低於此尺寸)或D99(99%粒子低於此尺寸)或任何類似參數的變化來標出尺寸分佈改變特徵。
較佳的是，藉由使用例如DC及平均粒子尺寸、D50、D75及/或D99，該塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子在超音波處理後之粒子尺寸分佈變化係少於10%，更佳為少於5%或最佳為少於2%。在CMP研磨漿組成物中使用此穩定粒子將允許更有效地使用研磨力量來移除膜材料，及將亦防止產生會促成刮傷缺陷的任何不規則形狀。
因為先進的CMP應用需要在研磨後於介電質表面上有極低的金屬諸如鈉程度，想要在該研磨組成物中具有非常低微量的金屬，特別是鈉。在某些較佳具體實例中，該組成物所包含的研磨粒子其鈉雜質程度係在該組成物中每重量百分比的粒子少於5 ppm，更佳為少於1 ppm，最佳為少於0.5 ppm。
本發明之研磨組成物可包含濃度範圍在0.001重量%至約15重量%內的研磨粒子，或更佳為在0.01重量%至約5重量%間，或最佳為在0.05重量%至約3重量%間。
在某些具體實例中，含元素Si膜及氧化矽膜二者皆需要以高速率(在4 psi向下力量下＞500埃/分鐘)進行研磨，然而同時元素矽膜之移除速率較佳為比氧化矽膜移除速率快1.5倍或更佳為多於2倍。
用於此具體實例之研磨組成物包含至少二種型式的研磨粒子，其中該第一粒子係含氧化鈰研磨粒子及該第二粒子係二氧化矽；一用於元素矽膜的移除速率推升劑，其包含異噻唑啉酮及噻唑啉酮化合物。該含氧化鈰研磨粒子的濃度較佳為可在0.01至5重量%間，或更佳為在0.02至1重量%間。該二氧化矽粒子的濃度較佳為在0.01至5重量%間或更佳為在0.1至2重量%間。
某些其它具體實例會額外需要氮化矽膜之移除速率可比元素矽及氧化矽膜更低。
這些具體實例的研磨組成物將額外包含抑制氮化矽移除速率之化合物。
這些添加劑可包括但不限於具有選自於由下列所組成之群的官能基之化合物：有機羧酸、胺基酸、醯胺基羧酸、N-醯基胺基酸及其鹽；有機磺酸及其鹽；有機膦酸及其鹽；聚合的羧酸及其鹽；聚合的磺酸及其鹽；聚合的膦酸及其鹽；芳基胺、胺基醇、脂肪族胺、雜環胺、異羥肟酸、經取代的酚、磺醯胺、硫醇、具有羥基的多元醇及其組合。較佳的添加劑有包含丙烯酸基團之聚合物或共聚物。較佳的聚合物為聚丙烯酸銨。
在更另一個具體實例中，如諸如矽穿孔(TSV)CMP之研磨應用所需要，可一起以高速率研磨元素矽膜與金屬膜(例如，銅、鎢)。
在該CMP組成物中的液體載劑可包含水。
該研磨組成物亦可包含用於額外目的之其它型式的化學添加劑，諸如推升氧化物速率、降低氮化矽速率、推升金屬膜移除速率、對金屬膜的腐蝕抑制劑等等。
這些添加劑可包括但不限於具有選自於由下列所組成之群的官能基之化合物：有機羧酸、胺基酸、醯胺基羧酸、N-醯基胺基酸及其鹽；有機磺酸及其鹽；有機膦酸及其鹽；聚合的羧酸及其鹽；聚合的磺酸及其鹽；聚合的膦酸及其鹽；芳基胺、胺基醇、脂肪族胺、雜環胺、異羥肟酸、經取代的酚、磺醯胺、硫醇、具有羥基的多元醇、三唑化合物及其組合。
較佳的添加劑有包含丙烯酸基團之聚合物或共聚物。較佳的聚合物有聚丙烯酸銨。聚丙烯酸或其鹽的分子量範圍可在1,00至5,000,000之範圍內，或較佳為在500至100,000間或最佳為在1,000至20,000間。
相對於該阻障層CMP組成物之總重量，該化學添加劑的量範圍係約0.1 ppm至0.5重量%。較佳範圍係約200 ppm至0.3%及更佳的範圍係約500 ppm至0.15重量%。
該研磨組成物亦可包含pH調整劑或pH緩衝添加劑或二者以達成及維持該組成物之pH。
該pH調節劑包括但不限於氫氧化鈉、氫氧化銫、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨(例如，氫氧化四甲基銨)及其混合物。
該pH緩衝劑可包含有機或無機酸與鹼的鹽。合適的pH緩衝劑包括但不限於下列之鹽：聚丙烯酸、檸檬酸、醋酸、碳酸、二羥乙甘胺酸(bicine)、三(羥甲基)甲基甘胺酸(tricine)、Tris、4-(2-羥乙基)-1-哌口井乙烷磺酸、N-環己基-3-胺基丙烷磺酸、3-(N-嗎福啉基)丙烷磺酸及哌口井-N,N-雙(2-乙烷磺酸)。
相對於該CMP組成物之總重量，該pH調節劑或pH緩衝劑或二者的量範圍係約0.0001重量%至約5重量%。較佳範圍為約0.0005重量%至約1重量%，及更佳範圍為約0.0005重量%至約0.5重量%。
典型來說，該研磨組成物之pH係在1至13間，較佳為在2至12間及更佳為在3至10間。具有較高pH的研磨組成物將產生較高的多晶Si速率。但是，在較高pH特別是超過8時，亦可增加氧化矽或氮化矽膜之移除速率。對需要具有非常低的氧化矽或氮化矽移除速率之某些應用來說，較佳的pH範圍可在4至10間。
該CMP組成物可包含一界面活性劑。
該界面活性劑包括但不限於：a)非離子表面潤溼劑；b)陰離子表面潤溼劑；c)陽離子表面潤溼劑；d)兩性表面潤溼劑；及其混合物。
該非離子界面活性劑可選自於下列範圍的化學型式，包括但不限於：長鏈醇、乙氧基化的醇、乙氧基化的炔屬二醇界面活性劑、聚乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、葡萄糖苷烷基醚、聚乙二醇辛基苯基醚類、聚乙二醇烷基苯基醚、甘油烷基酯、聚氧基乙二醇山梨糖醇烷基酯、山梨糖醇烷基酯、椰子醯胺(cocamide)單乙醇胺、椰子醯胺二乙醇胺十二烷基二甲基胺氧化物、聚乙二醇與聚丙二醇之嵌段共聚物、聚乙氧基化的獸脂胺類、氟界面活性劑。該界面活性劑的分子量範圍可從數百至超過1百萬。這些材料的黏度亦擁有非常寬的分佈。
該陰離子界面活性劑包括但不限於具有合適的疏水性尾巴之鹽，諸如羧酸烷酯、烷基聚丙烯酸鹽、硫酸烷酯、磷酸烷酯、二羧酸烷酯、硫酸氫烷酯、磷酸氫烷酯；諸如羧酸烷氧酯、硫酸烷氧酯、磷酸烷氧酯、二羧酸烷氧酯、硫酸氫烷氧酯、磷酸氫烷氧酯；諸如羧酸經取代的芳酯、硫酸經取代的芳酯、磷酸經取代的芳酯、二羧酸經取代的芳酯、硫酸氫經取代的芳酯、磷酸氫經取代的芳酯等等。此型式表面潤溼劑的抗衡離子包括但不限於鉀、銨及其它正離子。這些陰離子表面潤溼劑的分子量範圍從數百至數十萬。
該陽離子表面潤溼劑在分子框架的主要部分上擁有正淨電荷。該陽離子界面活性劑典型為包含疏水鏈及陽離子電荷中心諸如胺類、四級銨、苄烷銨(benzyalkonium)及烷基吡錠離子的分子之鹵化物。
在更另一個態樣中，該界面活性劑可係在主分子鏈上擁有正(陽離子)及負(陰離子)電荷二者及其相對抗衡離子的兩性表面潤溼劑。該陽離子部分係以一級、二級或三級胺或四級銨陽離子為主。該陰離子部分可有更多變化及包括磺酸酯類，如在磺基甜菜鹼類(sultaines)CHAPS(3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基(dimethylammonio)]-1-丙烷磺酸鹽)及椰子醯胺丙基羥基磺基甜菜鹼中。諸如椰子醯胺丙基甜菜鹼的甜菜鹼具有羧酸鹽與銨。某些兩性界面活性劑可具有磷酸鹽陰離子與胺或銨，諸如磷脂磷脂醯絲胺酸、磷脂醯乙醇胺、卵磷脂及鞘磷脂類。
該界面活性劑的實施例亦包括但不限於硫酸十二烷酯鈉鹽、硫酸月桂酯鈉、硫酸十二烷酯銨鹽、磺酸二級烷烴酯、醇乙氧基化物、炔屬界面活性劑及其任何組合。
可商業購得的合適界面活性劑之實施例包括由Dow Chemicals製造的TRITON™、Tergitol™、DOWFAX™界面活性劑家族；及由Air Products and Chemicals製造的多種界面活性劑，SURFYNOL™、DYNOL™、Zetasperse™、Nonidet™及Tomadol™界面活性劑家族。
合適的界面活性劑亦可包括包含環氧乙烷(EO)及環氧丙烷(PO)基團之聚合物。該EO-PO聚合物的實施例有來自BASF Chemicals的Tetronic™ 90R4。
具有分散劑及/或潤溼劑功能的其它界面活性劑包括但不限於可具有陰離子或陽離子或非離子或兩性離子特徵的聚合化合物。其實施例有包括諸如丙烯酸、馬來酸、磺酸、乙烯基酸、環氧乙烷等等之官能基的聚合物/共聚物。
該界面活性劑的量範圍相對於該CMP組成物之總重量係約0.0001重量%至約10重量%。較佳範圍係約0.001重量%至約1重量%及更佳範圍係約0.005重量%至約0.1重量%。
該CMP組成物可包含生物生長抑制劑或防腐劑以防止細菌及黴菌在儲存期間生長。
該生物生長抑制劑包括但不限於氯化四甲基銨、氯化四乙基銨、氯化四丙基銨、氯化烷基苄基二甲基銨、異噻唑啉化合物；及氫氧化烷基苄基二甲基銨，其中該烷基鏈範圍係1至約20個碳原子；亞氯酸鈉及次氯酸鈉。
某些可商業購得的防腐劑包括來自Dow Chemicals的KATHON™及NEOLENE™產品家族，及來自Lanxess的Preventol™家族。在美國專利案號5,230,833(Romberger等人)及美國專利申請案案號US 20020025762中揭示出更多。其內容藉此以參考方式併入本文，如若以其全文提出般。
在某些具體實例中，該研磨漿可製成濃縮形式及在使用點時以水稀釋。在某些其它具體實例中，該研磨漿可製成二或更多種組分，其可在使用點時一起混合且選擇性以水稀釋以克服可能的問題，諸如粒子在研磨漿中之穩定性、裝運成本等等。 操作實施例
該CMP方法使用由Dow Corporation供應的研磨墊IC1010墊；及由Fujibo供應的軟Fujibo研磨墊。
TEOS係使用正矽酸四乙酯作為前驅物，藉由化學氣相沈積法(CVD)的氧化物膜。
HDP係藉由高密度電漿(HDP)技術製得的氧化物膜。
SiN膜係氮化矽膜。
參數：
å：埃，長度單位
BP：反壓，以psi單位計
CMP：化學機械平坦化=化學機械研磨
CS：載劑速度
DF：向下力量：在CMP期間施加的壓力，單位psi
min：分鐘
ml：毫升
mV：毫伏特
psi：每平方英吋的磅數
PS：研磨工具的平台旋轉速度，以rpm(每分鐘的轉數)計
SF：研磨組成物流速，毫升/分鐘
移除速率及選擇性
移除速率(RR)=(在研磨前之膜厚度-在研磨後之膜厚度)/研磨時間。
TEOS/SiN的選擇性=TEOS RR/SiN RR；TEOS/多晶Si=TEOS RR/多晶Si RR，其等皆在相同向下力量(psi)下進行
除非其它方面有指示出，否則全部百分比皆係重量百分比。 一般實驗程序
在顯現於下列的實施例中，使用下列提供的程序及實驗條件進行CMP實驗。
在實施例中所使用的CMP工具係由Applied Materials，3050 Boweres Avenue，Santa Clara，California，95054製造的Mirra®。在該平台上使用由Dow Electronic Chemicals供應的IC1010墊進行毯覆型晶圓研磨研究。該墊因研磨二十五個虛擬氧化物(藉由電漿輔助CVD從TEOS前驅物沈積，PETEOS)晶圓而破損。 實施例1
根據在表1中列出的組成物製得研磨組成物。
甲基-異噻唑啉酮係從Dow Chemicals (USA)以Neolone M-10之商品名稱購買。
PL-2及PL-2L二氧化矽研磨料係從Fuso Chemical Company (Tokyo，Japan)購買。
粒子尺寸如藉由動態光散射法測量係大約50奈米。
塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子係由JGC Catalysts and Chemicals Ltd (16th Floor，Solid Square East Tower，580 Horikawa-cho，Saiwai-ku，Kawasaki City，Kanagawa 212-0013 JAPAN)製造。 表1組成物
在4 psi向下力量及85 rpm工作台速度下進行晶圓研磨。
表2總整理出顯示在表1中的研磨組成物於多種膜上之移除速率資料。 表2：移除速率
在組成物1與組成物2間之多晶Si速率的比較顯示出增加pH造成多晶Si移除速率增加的有益衝擊。
與僅包含0.015重量%甲基-異噻唑啉酮濃度的組成物3比較，包含較高的甲基-異噻唑啉酮濃度(0.05重量%)之組成物1顯示出較高的移除速率，此闡明甲基-異噻唑啉酮作用為多晶Si移除速率的推升劑。
包含塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子及甲基-異噻唑啉酮之組成物顯示出高多晶Si及TEOS膜二者移除速率。可藉由合適地選擇聚丙烯酸銨濃度來調節TEOS速率，以提供想要的移除速率選擇性。 實施例2
根據在表3中列出的組成物製得研磨組成物。該調配物使用經煅燒的二氧化鈰粒子作為研磨材料。 表3：組成物
在4.7 psi向下力量及87 rpm工作台速度下進行晶圓研磨。表4總整理出移除速率資料。 表4：移除速率
比較用組成物6不包括甲基異噻唑啉酮化合物，其提供非常低的多晶Si移除速率但是高的TEOS移除速率，而產生多晶Si/TEOS之選擇性係0.127。
如從資料明瞭，包括甲基異噻唑啉酮化合物的組成物7及8顯示出非常高之多晶Si移除速率。組成物7及8亦在多晶Si與TEOS膜間達成1：1之移除速率選擇性，此對某些應用可係想要。 實施例3
組成物9-12係製成包含1重量%的Fuso PL2粒子、500 ppm甲基異噻唑啉酮、0.2重量%聚丙烯酸銨(分子量1000-5000)及水。 表5移除速率
使用氫氧化銨將這些調配物的pH各別調整至值6、7、8及10。
表5總整理出在4 psi及85 rpm下獲得的研磨資料。
如從表5明瞭，增加pH會增加多晶Si速率而沒有相反地影響TEOS及SiN移除速率。因此，在多晶Si與TEOS或SiN間之移除速率選擇性同樣地增加。 實施例4
組成物13係製成包含1重量%具有30奈米粒子尺寸的含鋁二氧化矽粒子、0.2重量%聚丙烯酸銨(分子量1000-5000)及0.05重量%甲基異噻唑啉酮，與pH 5。
多晶Si、TEOS及SiN在4 psi向下力量及85 rpm下之移除速率各別係1870埃/分鐘、29埃/分鐘及33埃/分鐘。
包括含鋁二氧化矽粒子及甲基-異噻唑啉酮的組成物顯示出高多晶Si移除速率及低TEOS或SiN膜移除速率。 實施例5
組成物14係製成包含1重量%具有30奈米粒子尺寸的Fuso PL2二氧化矽粒子、0.05重量%甲基異噻唑啉酮及水，且將pH調整至pH 5。
多晶Si、TEOS及SiN在4.5 psi向下力量及85 rpm下的移除速率各別係2363埃/分鐘、34埃/分鐘及23埃/分鐘。
此顯示出將甲基異噻唑啉酮其自身加入至該研磨粒子會產生高多晶Si移除速率。該組成物具有低TEOS或SiN膜移除速率。 實施例6
將組成物製成包括如於表6中描述之含二氧化鈰研磨粒子(塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子)與二氧化矽粒子之組合。
該塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子係由JGC Catalysts and Chemicals Ltd (16th Floor，Solid Square East Tower，580 Horikawa-cho，Saiwai-ku，Kawasaki City，Kanagawa 212-0013 JAPAN)製造。 表6組成物
在4 psi向下力量及85 rpm工作台速度下獲得的多晶Si、TEOS及SiN膜移除速率係總整理在表7中。
如顯示在實施例15中，相對於多晶Si移除速率，含二氧化鈰研磨粒子(塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子)提供高氧化矽移除速率。 表7移除速率
但是，隨著加入二氧化矽粒子(來自Fuso Ltd的PL-2L二氧化矽粒子)，在多晶Si移除速率上有實質推升，此產生多晶Si對TEOS移除速率選擇性係高如2.57。含二氧化鈰粒子(塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子)與二氧化矽粒子之組合亦在多晶Si對氮化矽移除速率選擇性上提供明顯改良。
在操作實施例中的組成物已顯示出在元素矽與氧化矽或SiN間有值得注意從0.1至110的移除速率選擇性範圍。此可調整的選擇性在半導體方法中非常有用。
前述實施例及具體實例之說明應該採用作為闡明而非作為如由申請專利範圍所定義的發明之限制。如將容易地察知，可使用上述提出的特徵之許多變化及組合而沒有離開如在申請專利範圍中提出的發明。意欲在下列申請專利範圍的範圍內包括此變化。
(無)
(無)

Claims (22)

  1. 一種研磨組成物，其包含： 一研磨粒子，其範圍係0.01重量%至15重量%； 一提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物，其範圍係0.001重量%至0.5重量%；及 一液體載劑；及 該研磨組成物的pH係在2至12間； 其中 該研磨粒子係選自於由下列所組成之群：煙燻二氧化矽、膠體二氧化矽、煙燻氧化鋁、膠體氧化鋁、氧化鈰、二氧化鈰-二氧化矽複合粒子、二氧化鈦、氧化鋯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、雲母、水合的矽酸鋁及其混合物；及 該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物係選自於由下列所組成之群：(i)包含硫或氮或硫與氮二者作為雜原子及一接附至該環結構的羰基之雜環碳化合物；(ii)包含硫或氮或硫與氮二者作為雜原子的雜環碳化合物；(iii)醛或酮化合物；及其組合。
  2. 如請求項1之研磨組成物，其中該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物係選自於由異噻唑啉酮及衍生物、噻唑啉酮及衍生物所組成之群。
  3. 如請求項2之研磨組成物，其中該異噻唑啉酮及衍生物係選自於由下列所組成之群：甲基異噻唑啉酮(MIT)、氯甲異噻唑啉酮(CMIT)、苯并異噻唑啉酮(BIT)、辛基異噻唑啉酮(OIT)、二氯辛基異噻唑啉酮(DCOIT)、丁基苯并異噻唑啉酮(BBIT)及其組合；及該噻唑啉酮及衍生物係選自於由下列所組成之群：2-苯并噻唑-1,1,3-三酮(糖精)、N-甲基2-苯并噻唑啉酮、噻唑啉酮及其組合。
  4. 如請求項1之研磨組成物，其中該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物係選自於由下列所組成之群：咪唑啶及衍生物、吡唑啶及衍生物、咪唑及衍生物、吡唑及衍生物、噻唑及衍生物、異噻唑及衍生物、噻唑啶及衍生物、異噻唑啶及衍生物、二硫戊環及衍生物、三唑及衍生物、四唑及衍生物、噻二唑及衍生物、及其組合；或係選自於由下列所組成之群：丙酮、二苯基酮、乙醯苯、乙醯丙酮、丁醇、3-羥基丁醛、對-硝基苯甲醛、肉桂醛、香草精及其組合。
  5. 如請求項1之研磨組成物，其中該液體載劑係水；及該研磨組成物的pH係在4至10間。
  6. 如請求項5之研磨組成物，其中該研磨粒子包含二氧化鈰-二氧化矽複合粒子及膠體二氧化矽粒子。
  7. 如請求項1之研磨組成物，進一步包含0.1 ppm至0.5重量%選自於包含丙烯酸基團且具有分子量範圍在500至100,000間之聚合物或共聚物的化合物、具有選自於由下列所組成之群的官能基之化合物：有機羧酸、胺基酸、醯胺基羧酸、N-醯基胺基酸及其鹽；有機磺酸及其鹽；有機膦酸及其鹽；聚合的羧酸及其鹽；聚合的磺酸及其鹽；聚合的膦酸及其鹽；芳基胺、胺基醇、脂肪族胺、雜環胺、異羥肟酸、經取代的酚、磺醯胺、硫醇、具有羥基的多元醇及其組合。
  8. 如請求項1之研磨組成物，進一步包括包含丙烯酸基團且具有分子量範圍在500至100,000間的聚合物或共聚物。
  9. 如請求項7之研磨組成物，其中該包含丙烯酸基團的聚合物或共聚物係聚丙烯酸銨。
  10. 如請求項1之研磨組成物，其進一步包含下列之至少一種： (1)一具有選自於由下列所組成之群的官能基之添加劑：有機羧酸及其鹽、胺基酸及其鹽、醯胺基羧酸及其鹽、N-醯基胺基酸及其鹽、有機磺酸及其鹽；有機膦酸及其鹽；聚合的羧酸及其鹽；聚合的磺酸及其鹽；聚合的膦酸及其鹽；芳基胺、胺基醇、脂肪族胺、雜環胺、異羥肟酸、經取代的酚、磺醯胺、硫醇、具有羥基的多元醇及其組合；其中該添加劑之範圍係0.1 ppm至0.5重量%； (2)一選自於由下列所組成之群的pH調節劑：氫氧化鈉、氫氧化銫、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨(例如，氫氧化四甲基銨)；下列之鹽：聚丙烯酸、檸檬酸、醋酸、碳酸、二羥乙甘胺酸、三(羥甲基)甲基甘胺酸、Tris、4-(2-羥乙基)-1-哌口井乙烷磺酸、N-環己基-3-胺基丙烷磺酸、3-(N-嗎福啉基)丙烷磺酸及哌口井-N,N-雙(2-乙烷磺酸)、及其混合物；其中該pH調節劑的範圍係0.0005%至1重量%； (3)一選自於由下列所組成之群的界面活性劑：a)非離子表面潤溼劑；b)陰離子表面潤溼劑；c)陽離子表面潤溼劑；d)兩性表面潤溼劑；及其混合物；其中該界面活性劑的範圍係0.001重量%至約1重量%； (4)一生物生長抑制劑或防腐劑以防止細菌及黴菌在儲存期間生長。
  11. 一種用於半導體基材的化學機械平坦化之研磨方法，其中該半導體基材包括至少一個含元素矽的表面，其中該方法包括下列步驟： 讓該至少一個含元素矽的表面與一研磨墊接觸； 將一研磨組成物輸送至該至少一個含元素矽的表面； 其中該研磨組成物包含： 一研磨粒子，其範圍係0.01重量%至15重量%； 一提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物，其範圍係0.001重量%至0.5重量%；及 一液體載劑；及 該研磨組成物的pH係在2至12間； 其中 該研磨粒子係選自於由下列所組成之群：煙燻二氧化矽、膠體二氧化矽、煙燻氧化鋁、膠體氧化鋁、氧化鈰、二氧化鈰-二氧化矽複合粒子、二氧化鈦、氧化鋯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、雲母、水合的矽酸鋁及其混合物；及 該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物係選自於由下列所組成之群：異噻唑啉酮及衍生物、噻唑啉酮及衍生物、咪唑啶及衍生物、吡唑啶及衍生物、咪唑及衍生物、吡唑及衍生物、噻唑及衍生物、異噻唑及衍生物、噻唑啶及衍生物、異噻唑啶及衍生物、二硫戊環及衍生物、三唑及衍生物、四唑及衍生物、噻二唑及衍生物、丙酮、二苯基酮、乙醯苯、乙醯丙酮、丁醇、3-羥基丁醛、對-硝基苯醛、肉桂醛、香草精及其組合； 及 以該研磨組成物研磨該至少一個含元素矽的表面。
  12. 如請求項11之研磨方法，其中該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物係選自於由下列所組成之群：(i)異噻唑啉酮及衍生物，其係選自於由下列所組成之群：甲基異噻唑啉酮(MIT)、氯甲異噻唑啉酮(CMIT)、苯并異噻唑啉酮(BIT)、辛基異噻唑啉酮(OIT)、二氯辛基異噻唑啉酮(DCOIT)、丁基苯并異噻唑啉酮(BBIT)及其組合；及(ii)噻唑啉酮及衍生物，其係選自於由下列所組成之群：2-苯并噻唑-1,1,3-三酮(糖精)、N-甲基2-苯并噻唑啉酮、噻唑啉酮及其組合；及其組合。
  13. 如請求項11之研磨方法，其中該研磨組成物包含甲基異噻唑啉酮(MIT)；該液體載劑係水；及該研磨組成物的pH係在4至10間。
  14. 如請求項11之研磨方法，其中該半導體基材進一步包含至少一個包括氧化矽、氮化矽或其組合的表面；及該研磨組成物進一步包含0.1 ppm至0.5重量%之(i)具有分子量範圍在500至100,000間的聚丙烯酸或其鹽；(ii)具有選自於由下列所組成之群的官能基之添加劑：有機羧酸及其鹽、胺基酸及其鹽、醯胺基羧酸及其鹽、N-醯基胺基酸及其鹽、有機磺酸及其鹽；有機膦酸及其鹽；聚合的羧酸及其鹽；聚合的磺酸及其鹽；聚合的膦酸及其鹽；芳基胺、胺基醇、脂肪族胺、雜環胺、異羥肟酸、經取代的酚、磺醯胺、硫醇、具有羥基的多元醇及其組合；或(i)與(ii)之組合； 其中在元素矽與氧化矽或氮化矽間之移除速率選擇性可在0.1至110間進行調整。
  15. 如請求項13之研磨方法，其中該研磨組成物包含甲基異噻唑啉酮(MIT)；具有分子量範圍在500至100,000間的聚丙烯酸銨；該液體載劑係水；及該研磨組成物的pH係在4至10間。
  16. 如請求項11之研磨方法，其中該研磨組成物進一步包含下列之至少一種： (1)一選自於由下列所組成之群的pH調節劑：氫氧化鈉、氫氧化銫、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨(例如，氫氧化四甲基銨)；下列之鹽：聚丙烯酸、檸檬酸、醋酸、碳酸、二羥乙甘胺酸、三(羥甲基)甲基甘胺酸、Tris、4-(2-羥乙基)-1-哌口井乙烷磺酸、N-環己基-3-胺基丙烷磺酸、3-(N-嗎福啉基)丙烷磺酸及哌口井-N,N-雙(2-乙烷磺酸)、及其混合物；其中該pH調節劑的範圍係0.0005%至1重量%； (2)一選自於由下列所組成之群的界面活性劑：a)非離子表面潤溼劑；b)陰離子表面潤溼劑；c)陽離子表面潤溼劑；d)兩性表面潤溼劑；及其混合物；其中該界面活性劑的範圍係0.001重量%至約1重量%；及 (3)一生物生長抑制劑或防腐劑以防止細菌及黴菌在儲存期間生長。
  17. 一種用以化學機械平坦化一半導體基材的系統，其中該半導體基材包含至少一個含有元素矽的表面，其中該系統包含： 該半導體基材； 一研磨墊；及 一包含下列的研磨組成物： 一研磨粒子，其範圍係0.01重量%至15重量%； 一提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物，其範圍係0.001重量%至0.5重量%；及 一液體載劑；及 該研磨組成物的pH係在2至12間； 其中 該研磨粒子係選自於由下列所組成之群：煙燻二氧化矽、膠體二氧化矽、煙燻氧化鋁、膠體氧化鋁、氧化鈰、二氧化鈰-二氧化矽複合粒子、二氧化鈦、氧化鋯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、雲母、水合的矽酸鋁及其混合物；及 該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物係選自於由下列所組成之群：異噻唑啉酮及衍生物、噻唑啉酮及衍生物、咪唑啶及衍生物、吡唑啶及衍生物、咪唑及衍生物、吡唑及衍生物、噻唑及衍生物、異噻唑及衍生物、噻唑啶及衍生物、異噻唑啶及衍生物、二硫戊環及衍生物、三唑及衍生物、四唑及衍生物、噻二唑及衍生物、及其組合；丙酮、二苯基酮、乙醯苯、乙醯丙酮、丁醇、3-羥基丁醛、對-硝基苯醛、肉桂醛、香草精及其組合； 其中該半導體基材係與該研磨組成物及墊接觸。
  18. 如請求項17之系統，其中該提高含有元素矽的膜之移除速率的化合物係選自於由下列所組成之群：(i)異噻唑啉酮及衍生物，其係選自於由下列所組成之群：甲基異噻唑啉酮(MIT)、氯甲異噻唑啉酮(CMIT)、苯并異噻唑啉酮(BIT)、辛基異噻唑啉酮(OIT)、二氯辛基異噻唑啉酮(DCOIT)、丁基苯并異噻唑啉酮(BBIT)及其組合；及(ii)噻唑啉酮及衍生物，其係選自於由下列所組成之群：2-苯并噻唑-1,1,3-三酮(糖精)、N-甲基2-苯并噻唑啉酮、噻唑啉酮及其組合；及其組合。
  19. 如請求項17之系統，其中該研磨組成物包含甲基異噻唑啉酮(MIT)；該液體載劑係水；及該研磨組成物的pH係在4至10間。
  20. 如請求項17之系統，其中該半導體基材進一步包含至少一個包括氧化矽、氮化矽或其組合的表面；及該研磨組成物進一步包含0.1 ppm至0.5重量%之(i)具有分子量範圍在500至100,000間之聚丙烯酸或其鹽；(ii)具有選自於由下列所組成之群的官能基之添加劑：有機羧酸及其鹽、胺基酸及其鹽、醯胺基羧酸及其鹽、N-醯基胺基酸及其鹽、有機磺酸及其鹽；有機膦酸及其鹽；聚合的羧酸及其鹽；聚合的磺酸及其鹽；聚合的膦酸及其鹽；芳基胺、胺基醇、脂肪族胺、雜環胺、異羥肟酸、經取代的酚、磺醯胺、硫醇、具有羥基的多元醇及其組合；或(i)與(ii)之組合； 其中該系統可在元素矽與氧化矽或氮化矽間之移除速率上提供可於0.1至110間調整的選擇性。
  21. 如請求項20之系統，其中該研磨組成物包含甲基異噻唑啉酮(MIT)；具有分子量範圍在500至100,000間之聚丙烯酸銨；該液體載劑係水；及該研磨組成物的pH係在4至10間。
  22. 如請求項17之系統，其中該研磨組成物進一步包含下列之至少一種： (1)一選自於由下列所組成之群的pH調節劑：氫氧化鈉、氫氧化銫、氫氧化鉀、氫氧化銫、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨(例如，氫氧化四甲基銨)；下列之鹽：聚丙烯酸、檸檬酸、醋酸、碳酸、二羥乙甘胺酸、三(羥甲基)甲基甘胺酸、Tris、4-(2-羥乙基)-1-哌口井乙烷磺酸、N-環己基-3-胺基丙烷磺酸、3-(N-嗎福啉基)丙烷磺酸及哌口井-N,N-雙(2-乙烷磺酸)、及其混合物；其中該pH調節劑的範圍係0.0005%至1重量%； (2)一選自於由下列所組成之群的界面活性劑：a)非離子表面潤溼劑；b)陰離子表面潤溼劑；c)陽離子表面潤溼劑；d)兩性表面潤溼劑；及其混合物；其中該界面活性劑的範圍係0.001重量%至約1重量%；及 (3)一生物生長抑制劑或防腐劑以防止細菌及黴菌在儲存期間生長。
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