TWI700358B - 用於高效率拋光含鍺基材的化學機械拋光（ｃｍｐ）組成物 - Google Patents
用於高效率拋光含鍺基材的化學機械拋光（ｃｍｐ）組成物 Download PDFInfo
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Abstract
本發明關於一種化學機械拋光(chemical mechanical polishing；CMP)組成物(Q)，其包含：
(A)無機粒子，
(B)通式(I)化合物
(C)水性介質
其中該組成物(Q)之pH為2至6。
Description
本發明在化學機械拋光(在下文中亦縮寫為CMP)領域中。更特定言之，其係關於一種用於拋光含鍺基材之CMP組成物。
在半導體工業中，化學機械拋光為應用於製造高級光子、微機電及微電子材料及裝置(諸如，半導體晶圓)之熟知技術。
在製造半導體工業中所用之材料及裝置期間，CMP用於使金屬、半導體材料及/或氧化物表面平坦化。
CMP利用化學與機械作用之相互作用來達成待拋光表面之平坦度。化學作用由化學組成物(亦稱作CMP組成物或CMP漿料)來提供。在平坦化期間可使用各種不同化學添加劑。施加氧化劑以氧化金屬-/半金屬表面以減緩材料移除。另一方面，旨在可控制材料移除。材料移除將以機械方式控制進行，且不利用各向同性化學蝕刻。為了避免該各向同性化學蝕刻或使該各向同性化學蝕刻減至最少，可添加蝕刻/腐蝕抑制劑至該CMP組成物。舉例而言，在銅CMP之領域中，三唑及苯并三唑作為腐蝕抑制劑在此項技術中充分描述。
機械作用通常藉由拋光墊來進行，典型地將該拋光墊按壓至待拋光表面上，且將其安裝於可移動壓板上。壓板在拋光作用期間移動。壓板之移動通常為線性的、旋轉的或軌道的。
在典型的CMP方法步驟中，旋轉晶圓固持器使待拋光晶圓與拋光墊接觸。CMP組成物通常施用於待拋光晶圓與拋光墊之間。
在目前先進技術中，包含研磨粒子、添加劑及水之CMP組成物(其中該CMP組成物具有酸性pH且用於拋光含金屬之表面)為已知的，且例如在下文參考文獻中描述。
US 7,897,061 B2揭示一種用於拋光含相變合金之基材的化學機械拋光(CMP)組成物。該組成物包含不超過約3重量%之量的微粒研磨劑材料及至少一種螯合劑。
WO 2013/018015揭示一種製造半導體裝置之方法，其包含在包含無機粒子、有機粒子或其混合物或複合物之化學機械拋光(CMP)組成物存在下化學機械拋光元素鍺及/或Si1-xGex材料。除氧化劑以外，包含至少一種類型之有機化合物。
WO 2013/018016揭示一種製造半導體裝置之方法，其包含在pH值在3.0至5.5範圍內之化學機械拋光(CMP)組成物存在下化學機械拋光元素鍺及/或Si1-xGex材料。除二氧化矽粒子以外，在實例中包含作為氧化劑之過氧化氫。
US 8 540 894 B2揭示一種主要由pH調節劑、水溶性聚合物化合物及含有伸烷基二胺結構之化合物組成之拋光組成物，該伸烷基二胺結構具有兩個氮及具有至少一種鍵結至伸烷基結構之兩個氮中之至少一者
的嵌段類型聚醚，該嵌段類型聚醚具有氧伸乙基及氧伸丙基帶。藉由含有該化合物，拋光組成物之發泡因消泡性而抑制，且另外尤其在拋光之後，表面性質，諸如輕微點缺陷及表面起霧(surface fog)可經改良。
本發明之一個目標為提供一種CMP組成物。特定言之，尋求一種展示經改良之蝕刻行為以及有效拋光效能的CMP組成物，尤其
(i)待較佳拋光之基材，例如元素鍺之高材料移除速率(material removal rate；MRR)
(ii)鍺及/或Si1-xGex比二氧化矽之高選擇率(Ge及/或Si1-xGex：SiO2選擇率)
(iii)鍺及/或Si1-xGex之低靜態蝕刻速率(static etching rate；SER)，
(iv)(i)、(ii)、(iii)之組合。
另外，CMP組成物旨在為穩定調配物或分散液。
本發明之另一目標為提供一種適合於化學機械拋光包含元素鍺或Si1-xGex(其中0.1
x<1)之基材的CMP方法。
此外，尋求易於應用且需要儘可能少步驟之CMP方法。
因此，發現一種化學機械拋光(CMP)組成物(Q)，其包含(A)無機粒子，(B)通式(I)化合物
且其中指數及變數具有以下含義：X為CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C=O或CH2CH2O，其中X藉由各別基團之碳原子鍵結至氮R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及R9彼此獨立地來自O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵之C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，u及t為0或1，對於在該結構中無聚合聚醚鏈的式(I)化合物，l、m、o、q及s為在0至5範圍內的整數，且n、p及r為在1至5範圍內的整數對於在該結構中具有至少一個聚合聚醚鏈的式(I)化合物，l、m、o、q及s為在0至500範圍內的整數，且n、p及r為在1至500範圍內的整數當u至少為1且X為C=O或CH2CH2O時，則l或r為0，或l及r均為0，當u為1且X為CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH時，則l或r至少為1，或l及r均至少為1，或其鹽，(C)水性介質
其中該組成物(Q)之pH為2至6。
此外，發現該CMP組成物(Q)於化學機械拋光半導體工業中所用之基材(S)的用途，其實現本發明之目標，其中該基材(S)包含(i)元素鍺或(ii)Si1-xGex，其中0.1
x<1。
另外，發現一種用於製造半導體裝置之方法，其包含在該CMP組成物(Q)存在下化學機械拋光半導體工業中所用之基材(S)，其實現本發明之目標，其中該基材(S)包含(i)元素鍺或(ii)Si1-xGex，其中0.1
x<1。
較佳具體實例解釋於申請專利範圍及說明書中。應理解，較佳具體實例之組合在本發明之範圍內。
該等圖式展示：圖1：形狀因數之變化與粒子形狀的示意性說明
圖2：球度之變化與粒子伸長率的示意性說明
圖3：等效圓直徑(Equivalent Circle Diameter；ECD)之示意性說明
圖4：碳箔上之具有20重量%固體含量之乾燥繭狀二氧化矽粒子分散液的能量過濾-穿透式電子顯微鏡(Energy Filtered-Transmission Electron Microscopy；EF-TEM)(120千伏特)影像
根據本發明，該CMP組成物包含無機粒子(A)。
(A)可為
- 無機粒子，諸如金屬、金屬氧化物或碳化物，包括非金屬、非金屬氧化物或碳化物，或- 無機粒子之混合物。
通常，粒子(A)之化學性質不受特定限制。(A)可具有相同的化學性質或為不同化學性質之粒子之混合物。通常，具有相同化學性
質之粒子(A)較佳。
通常，(A)可為- 一種類型之膠態無機粒子，- 一種類型之煙霧狀無機粒子，- 不同類型膠態及/或煙霧狀無機粒子之混合物。
通常，膠態無機粒子為利用濕式沈澱法或凝結製程製備之無機粒子；煙霧狀無機粒子藉由例如使用Aerosil®法在氧氣存在下用氫氣高溫火焰水解例如金屬氯化物前驅物製備。
較佳，無機粒子(A)為膠態或煙霧狀無機粒子或其混合物。其中，金屬或類金屬之氧化物及碳化物為較佳的。更佳地，粒子(A)為氧化鋁、二氧化鈰、氧化銅、氧化鐵、氧化鎳、氧化錳、二氧化矽、氮化矽、碳化矽、氧化錫、二氧化鈦、碳化鈦、氧化鎢、氧化釔、氧化鋯或其混合物或複合物。最佳地，粒子(A)為氧化鋁、二氧化鈰、二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯或其混合物或複合物。特定言之，(A)為二氧化矽粒子。舉例而言，(A)為膠態二氧化矽粒子。
如本文所用，術語「膠態二氧化矽」指藉由縮合聚合Si(OH)4製備的二氧化矽。前驅物Si(OH)4可例如藉由水解高純度烷氧基矽烷，或藉由酸化矽酸鹽水溶液獲得。該膠態二氧化矽可根據美國專利第5,230,833號製備，或可作為各種市售產品中之任一者獲得，諸如Fuso PL-1、PL-2及PL-3產品以及Nalco 1050、2327及2329產品以及購自DuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical、Nyacol及Clariant的其他類似產品。
該CMP組成物(Q)中(A)之量按該組成物(Q)之總重
量計較佳不超過10重量%，更佳不超過5.0重量%，最佳不超過3.0重量%，尤其不超過2.5重量%。(A)之量按該組成物(Q)之總重量計較佳為至少0.05重量%，更佳至少0.1重量%，最佳至少0.5重量%，尤其至少0.8重量%。舉例而言，(A)之量可在0.08重量%至3.2重量%範圍內。
通常，粒子(A)可以變化粒度分佈含有。粒子(A)之粒度分佈可為單峰或多峰。在多峰粒度分佈情況下，雙峰通常較佳。為了在本發明之CMP方法期間具有輕易地可再現性質特徵及輕易地可再現條件，單峰粒度分佈對於粒子(A)可為較佳的。粒子(A)最佳具有單峰粒度分佈。
粒子(A)之平均粒度可在寬範圍內變化。平均粒度為(A)於水性介質(M)中之粒度分佈之d50值，且可例如使用動態光散射(dynamic light scattering；DLS)或靜態光散射(static light scattering；SLS)方法來量測。此等及其他方法在此項技術中已熟知，參看例如Kuntzsch,Timo；Witnik,Ulrike；Hollatz,Michael Stintz；Ripperger,Siegfried；Characterization of Slurries Used for Chemical-Mechanical Polishing(CMP)in the Semiconductor Industry；Chem.Eng.Technol；26(2003)，第12卷，第1235頁。
對於DLS，典型地使用Malvern Zetasizer Nano S(DLS，動態光散射量測，根據手冊)或任何其他該儀器。此技術在粒子散射雷射光源(λ=650nm)時量測粒子之流體動力學直徑，其在與入射光呈90°或173°之角度下偵測。散射光強度變化歸因於粒子在其移動穿過入射光束時之隨機布朗運動(random Brownian motion)，且監測其隨時間之變化。使用由儀器執行之作為延遲時間之函數的自相關函數來提取衰變常數；較小粒子以
較高速度移動穿過入射光束且對應於較快衰變。
此等衰變常數與粒子之擴散係數D t 成比例，且用於根據斯托克斯-愛因斯坦方程式(Stokes-Einstein equation)計算粒度(粒徑)Dh：
其中所採用之懸浮粒子(1)具有球形形態及(2)均一地分散(亦即不聚結)於水性介質(M)中。此關係預期對於含有低於1重量%固體之粒子分散液保持成立，因為水性分散劑(M)之黏度η無顯著偏差，其中η=0.96mPa．s(在溫度T=22℃下)。無機粒子(A)分散液之粒度分佈通常在塑膠光析槽中在0.1%至1.0%固體濃度下量測，且若需要，用分散介質或超純水進行稀釋。
較佳地，如用動態光散射技術使用例如高效能粒度分析儀(例如，Zetasizer Nano S，來自Malvern Instruments有限公司)或Horiba LB550之儀器所量測，粒子(A)之平均粒度在20至200nm範圍內，更佳在25至180nm範圍內，最佳在30至170nm範圍內，尤其較佳在40至160nm範圍內，且尤其在45至150nm範圍內。
根據DIN ISO 9277：2010-09測定之粒子(A)之BET表面可在寬範圍內變化。較佳地，粒子(A)之BET表面在1至500m2/g範圍內，更佳在5至250m2/g範圍內，最佳在10至100m2/g範圍內，尤其在20至90m2/g範圍內，例如在25至85m2/g範圍內。
粒子(A)可具有各種形狀。由此，粒子(A)可具有一種或基本上僅一種類型之形狀。然而，粒子(A)亦有可能具有不同形狀。舉
例而言，可存在兩種類型的形狀不同之粒子(A)。舉例而言，(A)可具有如下之形狀：立方體、具有斜邊之立方體、八面體、二十面體、繭狀物、結節及具有或不具有突起或凹痕之球體。較佳地，其基本上為球形，從而此等粒子(A)典型地具有突起或凹痕。
根據另一具體實例，無機粒子(A)較佳為繭狀。繭狀物可具有或不具有突起或凹痕。繭狀粒子為具有10至200nm之短軸、長軸/短軸之比率為1.4比2.2，更佳1.6比2.0的粒子。較佳其之平均形狀因數為0.7至0.97，更佳0.77至0.92，較佳其之平均球度為0.4至0.9，更佳0.5至0.7，且較佳其之平均等效圓直徑為41至66nm，更佳48至60nm，其可利用穿透式電子顯微法及掃描電子顯微法測定。
下文參考圖1至圖4解釋繭狀粒子之形狀因數、球度及等效圓直徑之測定。
形狀因數給出關於個別粒子之形狀及凹痕之資訊(參看圖1)，且可根據下式計算：形狀因數=4π(面積/周長2)
球形粒子之形狀因數在無凹痕之情況下為1。當凹痕之數目增加時，形狀因數之值減小。
球度(參看圖2)使用中心矩(moment about the mean)給出關於個別粒子之伸長率的資訊，且可根據下式計算，其中M為各別粒子之重心：球度=(Mxx-Myy)-[4Mxy 2+(Myy-Mxx)2]0.5/(Mxx-Myy)+[4Mxy 2+(Myy-Mxx)2]0.5
伸長率=(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 形成各別粒子之影像的像素之數目
x,y 像素之座標
x平均 形成該粒子影像的N像素之x座標之均值
y平均 形成該粒子影像的N像素之y座標之均值
球形粒子之球度為1。當粒子拉長時球度值減小。
個別非圓形粒子之等效圓直徑(在下文中亦縮寫為ECD)給出關於具有與各別非圓形粒子相同面積之圓的直徑之資訊(參見圖3)。
平均形狀因數、平均球度及平均ECD為與所分析之粒子數目相關的各別性質之算術平均值。
粒子形狀特性化之程序如下。將具有20重量%固體含量之水性繭狀二氧化矽粒子分散液分散於碳箔上，且乾燥。藉由使用能量過濾-穿透式電子顯微法(EF-TEM)(120千伏特)及掃描電子顯微法二次電子影像(Scanning Electron Microscopy secondary electron image；SEM-SE)(5千伏特)分析經乾燥之分散液。解析度為2k、16位元、0.6851奈米/像素之EF-TEM影像(參見圖4)用於該分析。在雜訊抑制之後使用臨限值對影像進行二進制編碼。然後手動地分離粒子。辨別上覆粒子及邊緣粒子，且其不用於該分析。計算如先前所定義之ECD、形狀因數及球度且以統計方式分類。
舉例而言，繭狀粒子可為由Fuso Chemical公司製造之平均
一次粒度(d1)為35nm且平均二次粒度(d2)為70nm之FUSO PL-3。
在變數R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及R9之定義中提及的有機部分為用於個別基團成員之個別列舉的術語。所有烴鏈，亦即所有烷基或烯基或烷基-醯基或烯基-醯基可為直鏈或分支鏈，前綴Cn-Cm表示在各情況下在基團中碳原子之可能數目。應理解，Cn-Cm不受限於具有m及n之成員，且亦包括在n與m之間的所有整數，該等意義之實例為：C1-C20烷基，例如CH3、C2H5、C3H7、C4H9、C5H11、C6H13、C7H15、C8H17、C9H19、C10H21、C11H23、C12H25、C13H27、C14H29、C15H31、C16H33、C17H35、C18H37、C19H39、C20H41。
C2-C20烯基，例如C2H3、C3H5、C4H7、C5H9、C6H11、C7H13、C8H15、C9H17、C10H19、C11H21、C12H23、C13H25、C14H27、C15H29、C16H31、C17H33、C18H35、C19H37、C20H39。
C1-C20烷基-醯基，例如CH2-醯基、C2H4-醯基、C3H6-醯基、C4H8-醯基、C5H10-醯基、C6H12-醯基、C7H14-醯基、C8H16-醯基、C9H18-醯基、C10H20-醯基、C11H22-醯基、C12H24-醯基、C13H26-醯基、C14H28-醯基、C15H30-醯基、C16H32-醯基、C17H34-醯基、C18H36-醯基、C19H38-醯基、C20H40-醯基。
C2-C20烯基-烷基，例如C2H2-醯基、C3H4-醯基、C4H6-醯基、C5H8-醯基、C6H10-醯基、C7H12-醯基、C8H14-醯基、C9H16-醯基、C10H18-醯基、C11H20-醯基、C12H22-醯基、C13H24-醯基、C14H26-醯基、C15H28-醯基、C16H30-醯基、C17H32-醯基、C18H34-醯基、C19H36-醯基、C20H38-醯基。
根據本發明，該CMP組成物包含至少一種通式(I)化合物
(B)。
R1可較佳為O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，更佳R1可為H、OH、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C5-C18烯基、C5-C18烷基-醯基、C5-C18烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，最佳R1可為H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，尤其較佳R1可為H、CH2、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R2可較佳為O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，更佳R2可為H、OH、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C5-C18烯基、C5-C18烷基-醯基、C5-C18烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2COO-、
CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，最佳R2可為H、OH、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C5-C18烯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，尤其較佳R2可為H、OH、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R3可較佳為O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，更佳R3可為H、OH、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C5-C18烯基、C5-C18烷基-醯基、C5-C18烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，最佳R3可為H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，尤其較佳R3可為H、CH2、CH3、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R4可較佳為O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，更佳R4可為H、OH、COONa、CH2、CH3、C5-C18烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C5-C18烯基、C5-C18烷基-醯基、C5-C18烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，最佳R4可為H、OH、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、
C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，尤其較佳R4可為H、OH、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，R5可較佳為O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，更佳R5可為H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C5-C18烯基、C5-C18烷基-醯基、C5-C18烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，最佳R5可為H、COO-、COONa、CH2、CH3、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，尤其較佳R5可為H、CH2、CH3、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R6可較佳為O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，更佳R6可為H、OH、COO-、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一個
碳碳雙鍵的C5-C18烯基、C5-C18烷基-醯基、C5-C18烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，最佳R6可為H、OH、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，尤其較佳R6可為H、OH、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，R7可較佳為O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C30烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，更佳R7可為H、OH、COO-、CH、CH2、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，最佳R7可為H、OH、CH、CH2、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、OHCHCHOH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，尤其較佳R7可為H、OH、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、OHCHCHOH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R8可較佳為O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、
CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，更佳R8可為H、OH、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，最佳R8可為H、OH、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，尤其較佳R8可為H、C4-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C4-C16烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
R9可較佳為O-、H、OH、COO-、COONa、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、OHCHCHOH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，更佳R9可為O-、H、OH、CH3、CH2CH3或CH2COO-，最佳R9可為O-、CH3、CH2CH3或CH2COO-，尤其較佳R9可為O-、CH3或CH2CH3。
X較佳可為CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C=O或CH2CH2O，更佳X可為CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH、CH2CH2CH、C=O或CH2CH2O，最佳X可為CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、CH2CH2CH、C=O或CH2CH2O，
尤其較佳X可為CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、C=O或CH2CH2O，對於在該結構中無聚合聚醚鏈的根據式(I)之化合物(B)，l、m、n、o、p、q、r及s較佳可為0至5之整數，更佳l、m、n、o、p、q、r及s可為0至4之整數，最佳l、m、n、o、p、q、r及s可為0至3之整數，尤其較佳l、m、n、o、p、q、r及s可為0至2之整數，例如1。
對於在該結構中具有至少一個聚合聚醚鏈的根據式(I)之化合物(B)，l、m、n、o、p、q、r及s較佳可為0至500之整數，更佳l、m、n、o、p、q、r及s可為0至300之整數，最佳l、m、n、o、p、q、r及s可為0至200之整數，尤其較佳l、m、n、o、p、q、r及s可為0至100之整數，例如4、6、8、10、13、17、22、25、29、33、35、37、41、47、50、54、58、62、67、71、73、78、81、84、85、87、91、95或97。
當通式(I)之R1、R3、R5及/或R7彼此獨立地來自單價取代基時，m、o、q及/或s為0，其意謂若R1為單價，則m為0，當R3為單價時，o為0，當R5為單價時，q為0，且當R7為單價時，s為0。當R1、R3、R5及/或R7彼此獨立地來自二價取代基時，m、o、q及/或s至少為1，其意謂若R1為二價，則m至少為1，當R3為二價時，o至少為1，當R5為二價時，q至少為1，且當R7為二價時，s至少為1。
在本發明之上下文中，單價取代基為可形成除氧氫鍵以外的一個額外共價化學鍵的取代基，單價取代基可為O-、H、OH、COO-、COONa、CH3、CH2CH3、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2COO或CH2COONa。
在本發明之上下文中，二價取代基為可形成至少兩個額外共
價化學鍵的取代基，二價取代基可為CH、CH2、HOCHCHOH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O。
一般而言，化合物(B)可為具有至少一個非聚合側鏈的分子或具有至少一個聚合側鏈的分子。若化合物(B)之側鏈為聚合側鏈，則其較佳為至少一個聚醚側鏈，其中該至少一個聚醚側鏈之末端氧伸烷基具有羥基官能基。舉例而言，化合物(B)中該至少一個聚合聚醚側鏈之末端氧伸乙基具有羥基官能基，或化合物(B)中該至少一個聚合聚醚側鏈之末端氧伸丙基具有羥基官能基。一般而言，該至少一個聚醚側鏈可為直鏈或分支鏈，在化合物(B)中形成至少一個聚合聚醚側鏈的氧伸烷基可在該聚合聚醚側鏈中具有無規、交替、梯度及/或嵌段樣分佈。
較佳地，在化合物(B)中的聚合聚醚側鏈中，氧伸乙基與氧伸丙基之間的質量比在1：50至50：1範圍內。更佳在1：20至20：1範圍內。最佳在1：6至18：1範圍內。尤其較佳在1：2至15：1範圍內。
舉例而言，根據本發明之化合物(B)可在如下情況下最佳：X為CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、CH2CH2CH、C=O或CH2CH2O；R1為H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R2為H、OH、CH3、CH2CH3、C5-C18烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C5-C18烯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R3為H、CH、CH2、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R4為H、OH、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、
CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R5為H、COO-、COONa、CH2、CH3、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、CH2CH2OH、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R6為H、OH、CH3、CH2CH3、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R7為H、OH、CH、CH2、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、C1-C20烷基-醯基、C2-C20烯基-醯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R8為H、OH、C1-C20烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R9為O-、CH3、CH2CH3或CH2COO-，且對於在該結構中無聚合聚醚鏈的式(I)化合物，u及t為0或1，l、m、o、q及s為在0至5範圍內的整數，且n、p及r為在1至5範圍內的整數，且對於在該結構中具有至少一個聚合聚醚鏈的式(I)化合物，l、m、o、q及s為在0至500範圍內的整數，且n、p及r為在1至500範圍內的整數，且當u至少為1且X為C=O或CH2CH2O時，l或r為0，或l及r均為0，且當X為CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH或CH2CH2CH時，l或r至少為1，或l及r均至少為1。
舉例而言，根據本發明之化合物(B)可可在如下情況下尤其較佳：X為CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH、CH2CH、C=O或CH2CH2O；R1為H、CH2、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R2為H、OH、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R3為H、CH2、CH3、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R4為H、OH、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、
CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R5為H、CH2、CH3、CH2COO-、CH2COONa、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R6為H、OH、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、CH2CH2OH、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R7為H、OH、C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基、C8-C16烷基-醯基、C8-C16烯基-醯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R8為H、C4-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C4-C16烯基、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O；R9為O-、CH3或CH2CH3，且對於在該結構中無聚合聚醚鏈的式(I)化合物，u及t為0或1，l、m、o、q及s為在0至3範圍內的整數，且n、p及r為在1至3範圍內的整數，且對於在該結構中具有至少一個聚合聚醚鏈的式(I)化合物，l、m、o、q及s為在0至250範圍內的整數，且n、p及r為在1至250範圍內的整數，且當u至少為1且X為C=O或CH2CH2O時，l或r為0，或l及r均為0，且當X為CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N、CH、CH2、CH2CH或CH2CH2CH時，l或r至少為1，或l及r均至少為1。
舉例而言，根據本發明之化合物(B)為通式(I)化合物，其具有指數及變數之以下含義：
B1：
在聚醚側鏈之B1中末端氧伸烷基為羥基官能基
B2：
B3：
B4：
B5：
B6：
B7：
B8：
B9：
B10：
B11：
B12：
B13：
B14：
B15：
在B15中陰離子為CH3OSO2 -
根據本發明，CMP組成物(Q)中(B)之量按組成物(Q)之總重量計不超過0.5重量%，更佳不超過0.3重量%，最佳不超過0.2重量%，尤其不超過0.15重量%。根據本發明，(B)之量按組成物(Q)之總重量計為至少0.001重量%，較佳至少0.002重量%，更佳至少0.005重量%，
最佳至少0.007重量%，尤其至少0.008重量%。舉例而言，(B)之量可在0.01重量%至0.12重量%範圍內。
根據本發明，CMP組成物包含水性介質(C)。(C)可為一種類型之水性介質或不同類型之水性介質之混合物。
一般而言，水性介質(C)可為任何包含水之介質。水性介質(C)較佳為水與可與水混溶之有機溶劑(例如醇，較佳為C1至C3醇，或烷二醇衍生物)之混合物。更佳地，水性介質(C)為水。最佳地，水性介質(C)為去離子水。
若除(C)以外的組分之量總計為CMP組成物之x重量%，則(C)之量為CMP組成物之(100-x)重量%。
本發明之化學機械拋光(CMP)組成物(Q)進一步視情況包含一或多種氧化劑(D)，較佳一或兩種類型之氧化劑，更佳一種類型之氧化劑。一般而言，氧化劑(D)為能夠氧化待拋光基材或其層中之一者的化合物。
較佳地，一種以上氧化劑(D)中之一者或至少一者為過型氧化劑。更佳地，一種以上氧化劑(D)中之一者或至少一者係選自由以下組成之群：過氧化物、過硫酸鹽、過氯酸鹽、過溴酸鹽、過碘酸鹽及過錳酸鹽或其衍生物。最佳地，該氧化劑(D)為過氧化物或過硫酸鹽。尤其，該氧化劑(D)為過氧化物。特定言之，(D)為過氧化氫。
氧化劑(D)(若存在)之總量可以任何寬範圍比例含於本發明之CMP組成物中。較佳地，(D)之總量在各情況下按該組成物之總重量計不超過20重量%，更佳不超過10重量%，最佳不超過5重量%，尤其
不超過2.5重量%，例如不超過1.5重量%。較佳地，(D)之總量在各情況下按本發明之各別CMP組成物之總重量計為至少0.01重量%，更佳至少0.08重量%，最佳至少0.4重量%，尤其至少0.75重量%，例如至少1重量%。若過氧化氫用作唯一的氧化劑(D)，則(D)之總量在各情況下按本發明之各別CMP組成物之總重量計較佳為0.5重量%至4重量%，更佳1重量%至2重量%，例如1.2至1.3重量%。
化學機械拋光(CMP)組成物(Q)除(A)、(B)、(C)及(D)以外可包含如下文中所定義之一或多種額外組分。
根據本發明之CMP組成物之性質，分別諸如在抵抗不同材料(例如，金屬相對於二氧化矽)時，該組成物之穩定性、拋光效能及蝕刻行為，可視對應組成物之pH而定。
根據本發明，CMP組成物(Q)之pH在2至6範圍內。較佳地，根據本發明或所用組成物之pH值分別在2.5至5.8，更佳3.2至5.5，最佳3.5至5.3，尤其較佳3.7至5.2，例如3.8至5.1範圍內。
CMP組成物(Q)可進一步視情況含有按CMP組成物(Q)之總重量計0至2重量%之量的至少一種pH調節劑(N)。pH調節劑(N)不同於組分(A)、(B)及(C)。一般而言，pH調節劑(N)為添加至CMP組成物(Q)以將其pH值調節至所需值的化合物。較佳地，CMP組成物(Q)含有至少一種pH調節劑(N)。較佳pH調節劑為無機酸、羧酸、胺鹼、鹼氫氧化物、氫氧化銨，包括氫氧化四烷基銨。特定言之，pH調節劑(N)為硝酸、硫酸、氨、氫氧化鈉或氫氧化鉀。舉例而言，pH調節劑(N)為氫氧化鉀或硝酸。
pH調節劑(N)(若存在)可以各種量含有。(N)(若存在)之量按CMP組成物(Q)之總重量計較佳不超過2重量%，更佳不超過1重量%，最佳不超過0.5重量%，尤其不超過0.1重量%，例如不超過0.05重量%。(N)(若存在)之量按對應組成物(Q)之總重量計較佳為至少0.0005重量%，更佳至少0.005重量%，最佳至少0.025重量%，尤其至少0.1重量%，例如至少0.4重量%。
本發明之CMP組成物可進一步視情況含有至少一種錯合劑(E)，例如一種錯合劑。一般而言，該錯合劑為能夠使待拋光基材或其層中之一者之離子錯合的化合物。較佳地，(E)為具有至少兩個COOH基團之羧酸、含N羧酸、含N磺酸、含N硫酸、含N膦酸、含N磷酸或其鹽。更佳地，(E)為具有至少兩個COOH基團之羧酸、含N羧酸或其鹽。最佳地，(E)為胺基酸或其鹽。舉例而言，(E)為甘胺酸、絲胺酸、丙胺酸、組胺酸或其鹽。
錯合劑(E)(若存在)可以變化量含有。(E)之量按對應組成物之總重量計較佳不超過20重量%，更佳不超過10重量%，最佳不超過5重量%，例如不超過2重量%。(E)之量按對應組成物之總重量計較佳至少為0.05重量%，更佳至少0.1重量%，最佳至少0.5重量%，例如至少1重量%。
本發明之CMP組成物可進一步視情況含有至少一種殺生物劑(H)，例如一種殺生物劑。一般而言，殺生物劑為阻止任何有害有機體、使任何有害有機體無害或藉由化學或生物方法對任何有害有機體施加控制作用之化合物。較佳地，(H)為四級銨化合物、基於異噻唑啉酮之化合物、
二氧化N取代之重氮烯鎓或氧化N-羥基-重氮烯鎓鹽。更佳地，(H)為二氧化N取代之重氮烯鎓或氧化N-羥基-重氮烯鎓鹽。
殺生物劑(H)(若存在)可以變化量含有。(H)(若存在)之量按對應組成物之總重量計較佳不超過0.5重量%，更佳不超過0.1重量%，最佳不超過0.05重量%，特定言之不超過0.02重量%，例如不超過0.008重量%。(H)(若存在)之量按對應組成物之總重量計較佳至少為0.0001重量%，更佳至少0.0005重量%，最佳至少0.001重量%，尤其至少0.003重量%，例如至少0.006重量%。
根據本發明之CMP組成物分別亦可含有(若需要)各種其他添加劑，包括但不限於穩定劑、界面活性劑等。該等其他添加劑為例如一般用於CMP組成物的彼等添加劑，且因此對熟習此項技術者為已知的。該添加可例如使分散液穩定，或改良拋光效能或不同層之間的選擇率。
該添加劑(若存在)可以變化量含有。該添加劑之量按對應組成物之總重量計較佳不超過10重量%，更佳不超過1重量%，最佳不超過0.1重量%，例如不超過0.01重量%。該添加劑之量按對應組成物之總重量計較佳至少為0.0001重量%，更佳至少0.001重量%，最佳至少0.01重量%，例如至少0.1重量%。
根據本發明之CMP組成物(Q)之實例：
Z1：
(A)無機粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.1至2.2重量%之量
(B1)其中l、m、n、o、p、q、r及s彼此獨立地為1至150之整數
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.8至5.2。
Z2：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.1至2.9重量%之量
(B1)其中l、m、n、o、p、q、r及s彼此獨立地為1至120之整數
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z3：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.5至2.3重量%之量
(B1)其中l、n、p及r彼此獨立地為1至48之整數，且m、o、q及s彼此獨立地為8至87之整數
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z4：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至3.4重量%之量
(B1)其中l、n、p及r彼此獨立地為1至25之整數，且m、o、q及s彼此獨立地為5至95之整數，R1、R3、R5及R7為CH2CH2O，且R2、R4、R6及R8為CH2CH(CH3)O
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z5：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至1,8重量%之量
(B1)其中l、n、p及r彼此獨立地為1至60之整數，且m、o、q及s彼此獨立地為10至110之整數，R1、R3、R5及R7為CH2CH2O，且R2、R4、R6及R8為CH2CH(CH3)O
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至4.8。
Z6：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.5至2.3重量%之量
(B1)其中l、n、p及r彼此獨立地為1至75之整數，且m、o、q及s彼此獨立地為4至90之整數，其為按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.6至4.6。
Z7：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至3.4重量%之量
(B1)其中l、n、p及r彼此獨立地為1至85之整數，且m、o、q及s彼此獨立地為5至150之整數，R1、R3、R5及R7為CH2CH(CH3)O，且R2、
R4、R6及R8為CH2CH2O
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z8：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至3.4重量%之量
(B2)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z9：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至3.4重量%之量
(B5)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z10：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至3.4重量%之量
(B6)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z11：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至3.4重量%之量
(B8)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z12：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至3.4重量%之量
(B9)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z13：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至3.4重量%之量
(B10)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z14：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至3.4重量%之量
(B11)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z15：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至2.4重量%之量
(B12)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z16：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至2.6重量%之量
(B13)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z17：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至3.1重量%之量
(B14)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
Z18：
(A)二氧化矽粒子，其為按各別CMP組成物之總重量計0.2至2.9重量%之量
(B15)按各別CMP組成物之總重量計0.001至0.3重量%之量
(C)水性介質
其中組成物(Q)之pH為2.2至5.4。
可藉由本發明方法製造半導體裝置，該方法包含在CMP組成物(Q)存在下化學機械拋光元素鍺及/或Si1-xGex材料(其中0.1
x<1)，較佳地，該方法包含在CMP組成物(Q)存在下化學機械拋光元素鍺及/或Si1-xGex。
一般而言，可藉由本發明方法製造之半導體裝置不受特定限制。因此，半導體裝置可為包含半導體材料(例如，矽、鍺及III-V材料)之電子組件。半導體裝置可為作為單一離散裝置製造之彼等裝置或作為積體電路(integrated circuit；IC)製造之彼等裝置，該等積體電路由多個在晶圓上製造及互連之裝置組成。半導體裝置可為兩端裝置(例如，二極體)、三端裝置(例如，雙極電晶體)、四端裝置(例如霍耳效應(Hall effect)感測器)或多端裝置。較佳地，該半導體裝置為多端裝置。多端裝置可為邏輯裝置，如積體電路及微處理器或記憶體裝置，如隨機存取記憶體(random access memory；RAM)、唯讀記憶體(read only memory；ROM)及相變隨機存取記憶體(phase change random access memory；PCRAM)。較佳地，該半導體裝置為多端邏輯裝置。特定言之，該半導體裝置為積體電路或微處理器。
一般而言，此元素鍺及/或Si1-xGex可為任何類型、形式或形狀之元素鍺及/或Si1-xGex。此元素鍺及/或Si1-xGex較佳具有層及/或過生長之形狀。若此元素鍺及/或Si1-xGex具有層及/或過生長之形狀，則該鍺及/或Si1-xGex
含量較佳為以對應層及/或過生長之重量計90%以上，更佳95%以上，最佳98%以上，尤其99%以上，例如99.9%以上。一般而言，可以不同方法製備或獲得此元素鍺及/或Si1-xGex。此元素鍺及/或Si1-xGex已較佳在其他基材之間的溝槽中填充或生長，更佳在二氧化矽、矽或半導體工業中所用之其他分離及半導體材料中之溝槽中填充或生長，最佳在淺溝槽隔離(shallow-trench isolation；STI)二氧化矽之間的溝槽中填充或生長，尤其在選擇性磊晶生長製程中的STI二氧化矽之間的溝槽中生長。若此元素鍺及/或Si1-xGex已在STI二氧化矽之間的溝槽中填充或生長，則該等溝槽之深度較佳為20至500nm，更佳150至400nm，且最佳250至350nm，尤其280至320nm。在另一具體實例中，若此元素鍺及/或Si1-xGex已在二氧化矽、矽或在半導體工業中所用之其他分離及半導體材料之間的溝槽中填充或生長，則該等溝槽之深度較佳為5至100nm，更佳為8至50nm，且最佳為10至35nm，尤其15至25nm。
元素鍺為呈其化學元素形式之鍺，且較佳不包括以對應合金之重量計少於90%鍺含量之鍺鹽或鍺合金。
該Si1-xGex材料(其中0.1
x<1)可為任何類型、形式或形狀之Si1-xGex材料(其中0.1
x<1)。一般而言，x可為在0.1
x<1範圍內的任何值。較佳地，x在0.1
x<0.8範圍內，更佳地x在0.1
x<0.5範圍內，最佳地x在0.1
x<0.3範圍內，例如x為0.2。該Si1-xGex材料較佳為Si1-xGex層，更佳應變鬆弛Si1-xGex層。此應變鬆弛Si1-xGex層可為US 2008/0265375 A1之第[0006]段中所述層，該專利特此以引用的方式併入。
若本發明方法包含化學機械拋光包含元素鍺及/或Si1-xGex及
二氧化矽之基材，則鍺及/或Si1-xGex比二氧化矽之選擇率關於材料移除速率較佳高於10：1，更佳高於20：1，最佳高於30：1，特定言之高於50：1，尤其高於75：1，例如高於100：1。此選擇率可例如藉由CMP組成物(Q)之有機化合物(B)之類型及濃度以及藉由設定其他參數，諸如pH值及氧化劑(D)濃度調節。藉由變化氧化劑濃度(D)對拋光效能的作用尤其藉由拋光Si1-xGex材料(其中0.1
x<1)可見。
根據本發明之CMP組成物(Q)較佳用於化學機械拋光包含元素鍺及/或Si1-xGex材料(其中0.1
x<1)之基材，較佳用於化學機械拋光包含元素鍺及/或Si1-xGex層及/或過生長之基材。該元素鍺及/或Si1-xGex層及/或過生長之鍺及/或Si1-xGex含量較佳為以對應層及/或過生長之重量計90%以上，更佳95%以上，最佳98%以上，尤其99%以上，例如99.9%以上。可以不同方法獲得元素鍺及/或Si1-xGex層及/或過生長，較佳藉由在其他基材之間的溝槽中填充或生長，更佳藉由在二氧化矽、矽或半導體工業中所用之其他分離及半導體材料之間的溝槽中填充或生長，最佳藉由在STI(淺溝槽隔離)二氧化矽之間的溝槽中填充或生長，尤其藉由在選擇性磊晶生長製程中之STI二氧化矽之間的溝槽中生長。
若根據本發明之CMP組成物(Q)用於拋光包含元素鍺及二氧化矽之基材，則鍺及/或Si1-xGex比二氧化矽之選擇率關於材料移除速率較佳高於10：1，更佳高於20：1，最佳高於30：1，特定言之高於50：1，尤其高於75：1，例如高於100：1。
製備CMP組成物之方法大體為已知的。此等方法可用於製備根據本發明之CMP組成物(Q)。此可藉由合併上述組分(A)及(B)，
例如將上述組分(A)及(B)分散或溶解於水性介質(C)，較佳水中，且視情況經由添加酸、鹼、緩衝劑或pH調節劑調節pH值進行。出於此目的，可使用習用及標準混合製程及混合設備(諸如，攪拌容器、高剪切葉輪、超音波混合器、均質器噴嘴或逆流混合器)。
CMP組成物(Q)較佳藉由分散無機粒子(A)且溶解化合物(B)於水性介質(C)中，且調節pH值至2至6來製備。
拋光製程大體為已知的，且可在製造具有積體電路之晶圓中通常用於CMP之條件下藉由某些製程及設備進行。對於可用於進行拋光製程之設備不存在限制。
如此項技術中已知，用於CMP方法之典型設備由以拋光墊覆蓋之旋轉壓板組成。亦使用軌道式拋光器。晶圓安裝於載體或夾盤上。晶圓之加工面面向拋光墊(單面拋光製程)。保持環(retaining ring)將晶圓固定於水平位置。
在載體下方，較大直徑壓板亦通常水平置放，且提供與待拋光晶圓表面平行之表面。壓板上之拋光墊在平坦化製程期間與晶圓表面接觸。
為了產生材料損失，將晶圓按壓至拋光墊上。通常使載體及壓板均圍繞其自載體及壓板垂直延伸之各別軸旋轉。旋轉中之載體轉軸可相對於旋轉中之壓板保持固定於適當位置中，或可相對於壓板水平地振盪。載體之旋轉方向典型地(但未必)與壓板之旋轉方向相同。載體及壓板之旋轉速度大體上(但未必)設定為不同值。在本發明之CMP方法期間，通常將CMP組成物(Q)以連續流形式或以逐滴方式塗覆至拋光墊上。壓
板溫度通常設定為10℃至70℃之溫度。
可藉由(例如)用軟墊(通常稱作襯底膜)覆蓋之鋼製平板施加晶圓上之負載。若使用更高級設備，則負載有空氣或氮氣壓力之可撓性膜將晶圓按壓至墊上。因為晶圓上之向下壓力分佈比具有硬壓板設計之載體之向下壓力分佈更均勻，所以當使用硬拋光墊時，此膜載體對於低向下力製程較佳。根據本發明，亦可使用具有控制晶圓上壓力分佈之選項的載體。其通常設計成具有多個不同室，該等室在一定程度上可彼此獨立地裝載。
關於其他細節，明確參考WO 2004/063301 A1，特定言之第16頁第[0036]段至第18頁第[0040]段以及圖2。
藉助於本發明之CMP方法，可獲得具有包含介電層之積體電路的晶圓，其具有極佳功能性。
根據本發明之CMP組成物(Q)可以即用漿料形式用於CMP方法中，其具有較長存放期且經長時段顯示穩定粒度分佈。因此其易於處置及儲存。其展示極佳拋光效能，尤其關於高鍺及/或Si1-xGex MRR及高Ge及/或Si1-xGex：SiO2選擇率之組合及/或高鍺及/或Si1-xGex MRR及低鍺及/或Si1-xGex SER之組合。
特定言之，根據本發明之CMP組成物(Q)可用於拋光基材，該等基材包含在STI(淺溝槽隔離)二氧化矽之間的溝槽中生長之元素鍺，或具有層及/或過生長之形狀的元素鍺或Si1-xGex，及具有以對應層及/或過生長之重量計98%以上之含量的鍺及/或Si1-xGex。
因為其組分之量壓低至最小值，所以根據本發明之CMP組
成物(Q)及CMP方法可以成本有效的方式使用或應用。
CMP組成物(Q)不含添加劑之事實亦導致簡化製備根據本發明之CMP組成物的方法。
在不希望受特定理論束縛的情況下，對於強抑制作用而言具有胺官能基及羥基官能基為平衡比率的分子至關重要，使得抑制劑與鍺表面能夠產生良好相互作用，同時導致待拋光基材具有較疏水性表面。
實施例及比較實施例
藉由pH電極(Schott，藍線，pH 0-14/-5...100℃/3mol/L氯化鈉)量測pH值。
鍺層之冷靜態蝕刻速率(cold static etching rate of a germanium layer；Ge-cSER)藉由將獲自KAMIC公司的1×1吋鍺試樣在25℃下浸漬至對應組成物中10分鐘，且量測浸漬之前及之後的質量損失測定。
鍺層之熱靜態蝕刻速率(hot static etching rate of a germanium layer；Ge-hSER)藉由將獲自KAMIC公司的1×1吋鍺試樣在50℃下浸漬至對應組成物中10分鐘，且量測浸漬之前及之後的質量損失測定。
使用平均一次粒度(d1)為35nm及平均二次粒度(d2)為70nm(如使用動態光散射技術測定)(例如Fuso® PL-3)的膠態繭狀二氧化矽粒子(A1)。
用於粒子形狀特性化之程序
將具有20重量%固體含量的繭狀二氧化矽粒子水性分散液分散於碳箔上，且乾燥。藉由使用能量過濾-穿透式電子顯微法(EF-TEM)(120千伏特)及掃描電子顯微法二次電子影像(SEM-SE)(5千伏特)分析經乾燥之分散液。解析度為2k、16位元、0.6851奈米/像素之EF-TEM影像(圖4)用於該分析。在雜訊抑制之後使用臨限值對影像進行二進位編碼。然後手動地分離粒子。辨別上覆粒子及邊緣粒子，且其不用於該分析。計算如先前所定義之ECD、形狀因數及球度且以統計方式分類。
A2為具有如藉由動態光散射所測定的約200g/m2之比表面積及15-25nm之平均直徑的粒子(例如由Akzo Nobel供應之Levasil 200E)。A3為具有如藉由動態光散射所測定的85-95nm之平均直徑的粒子(例如由Nyacol公司供應之Nexsil 125A)。
對於量測電泳遷移率，使用來自Malvern公司之標準Zetasizer Nano裝置。將樣品在量測遷移率之前用10mmol/l KCl溶液稀釋500倍。在23℃下進行量測。
對於台式拋光器上之評估，選擇以下參數：
Powerpro 5000 Bühler。DF=35N，板速度150rpm，壓板速度150rpm，漿料流速20ml/min，20s調整，3min拋光時間，IC1000墊，金剛石調整劑(3M)。
在將新類型CMP組成物用於CMP前，藉由數次清掃調整墊。對於移除速率之測定，拋光至少2個晶圓且對自此等實驗獲得之資料取平均值。
在當地供應站中攪拌CMP組成物。
使用Sartorius LA310 S秤藉由經塗佈之晶圓或覆蓋圓盤在CMP之前及之後的重量差異測定藉由CMP組成物拋光之2吋圓盤之鍺材料移除速率(Ge-MRR)。重量差可轉化成膜厚度差，因為拋光材料之密度(鍺為5.323g/cm3)及表面積為已知的。用膜厚度差除以拋光時間得到材料移除速率之值。
使用Sartorius LA310 S秤藉由經塗佈之晶圓在CMP之前及之後的重量差異測定藉由CMP組成物拋光之2吋晶圓之氧化矽材料移除速率(氧化物MRR)。重量差可轉化成膜厚度差，因為拋光材料之密度(氧化矽為2.648g/cm3)及表面積為已知的。用膜厚度差除以拋光時間得到材料移除速率之值。
待拋光目標：實驗台頂部拋光器上之非結構化的鍺晶圓及/或非結構化的氧化矽晶圓
對於晶圓拋光，反射工具用於300mm晶圓，且Mirra Mesa工具用於200mm晶圓，兩者均由AMAT供應。AS拋光墊、IC1000墊(Dow chemicals)以93rpm之壓板速度及87rpm之頭速度使用。拋光壓力為2psi，
且300mm工具的漿料流速為150mL/min及Mirra Mesa拋光器的漿料流速為200mL/min。
MRR藉由使用由Metryx供應之工具的重量損失測定，或藉由Si1-xGex層之層厚度之光學厚度測定來測定(例如，KLA Spectra CD100或OP2600工具)。
將組分(A)、(B)及視情況(D)各者以表1中所指示量分散或溶解於去離子水(C)中。藉由將氨水溶液(0.1%-10%)、10% KOH溶液或HNO3(0.1%-10%)添加至漿料調節pH。pH值用pH組合電極(Schott，藍線22 pH)量測。
如可藉由表2、表3及表4中展示之實施例所展現，根據本發明之CMP組成物在鍺比氧化物選擇率及蝕刻速率急劇降低方面展示經改良之拋光效能。
Claims (16)
- 一種化學機械拋光(CMP)組成物(Q)，其包含：(A)無機粒子，(B)通式(I)化合物
- 如申請專利範圍第1項之CMP組成物(Q)，其中(B)特徵在於X為藉由該末端CH2之碳原子鍵結至該氮的CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N、CH2CH2CH2CH2N，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及R8彼此獨立地為形成聚醚的CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，且t為0，其中該聚醚鏈之最末氧伸烷基具有羥基官能基。
- 如申請專利範圍第2項之CMP組成物(Q)，其中在該聚醚中CH2CH2O基團之數目在1至300範圍內，且CH2CH(CH3)O基團之數目在1至500範圍內。
- 如申請專利範圍第1項之CMP組成物(Q)，其中(B)特徵在於X為藉由該末端CH2之碳原子鍵結至該氮的CH2CH2N，且R1、R3、R5及R7為CH2CH(CH3)O，其中m、l、n、o、p、q、r及s為1，t為0，且R2、R4、R6及R8為氫。
- 如申請專利範圍第1項之CMP組成物(Q)，其中(B)特徵在於X為藉由該CH2CH2O之末端CH2之碳原子鍵結至該氮的CH2CH2O，且R3、R4、R5、R6、R7及R8彼此獨立地來自形成聚醚的CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，且t為0，其中該聚醚鏈之最末氧伸烷基具有羥基官能基。
- 如申請專利範圍第5項之CMP組成物(Q)，其中在該聚醚中CH2CH2O 基團之數目在1至50範圍內，且CH2CH(CH3)O基團之數目在1至100範圍內。
- 如申請專利範圍第1項之CMP組成物(Q)，其中(B)特徵在於X為藉由羰基之碳原子鍵結至該氮的C=O，形成醯胺，其中R3為H、CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，前提為當R3為H時，則n為1且o為0，且當R3為CH2CH2O或CH2CH(CH3)O時，則R4為H且o為1，R5為CH2CH2O或CH2CH(CH3)O，且R6為H，R7及R8彼此獨立地來自C1-C20烷基或具有至少一個碳碳雙鍵的C2-C20烯基，且t為0，或其鹽。
- 如申請專利範圍第1項之CMP組成物(Q)，其中(B)特徵在於X為藉由末端CH2之碳原子鍵結至該氮的CH2、CH2N、CH2CH2N、CH2CH2CH2N，R1為H，l為1，m為0，R3為CH2、CH3、CH2CH2O，當R3為CH3時n為1，否則n為1至4之整數，R4為OH、CH2COONa，o為1，R5為CH2COO-、CH2COONa，p為1，q為0，且R7為C8-C16烷基、C8-C16醯基，r為1，s為0，當R7為C8-C16烷基時，l為0，m為0，或其鹽，其中R9為O-、CH3、CH2CH3，且t為1。
- 如申請專利範圍第1項之CMP組成物(Q)，其中(B)特徵在於X為藉由末端CH2之碳原子鍵結至該氮的CH2CH、CH2CH2CH，或X為藉由羰基之碳原子鍵結至該氮的C=O，R1為C8-C16烷基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基，l為1，m為0，R3為CH2，n為1至4之整數，R4為-OH，o為1，R5為CH2或CH3，前提為當R5為CH3時，則p為1且q為0，且當R5為CH2時，則p為1至4之整數，R6為OH，且q為1，R7為OH，r為1，s為0，當X為C=O時，r為0，且s為0，或其鹽， 其中R9為CH3、CH2CH3，且t為1。
- 如申請專利範圍第1項之CMP組成物(Q)，其中(B)特徵在於X為CH，R1為CH2，l為1至4之整數，R2為OH，m為1，R3為H、CH2CH2O，當R3為H時n為1，否則n為1至4之整數，R4為C8-C16烷基、C8-C16醯基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基，o為1，R5為H、CH2CH2O，當R5為H時p為1，否則p為1至4之整數，R6為C8-C16烷基、C8-C16醯基、具有至少一個碳碳雙鍵的C8-C16烯基，q為1，R7為H、CHOH、HOCHCHOH，r為1，且R8為C4-C16烷基，s為1，或其鹽，其中R9為CH3，t為1，且該陰離子為Cl-、Br-、I-或[CH3OSO2]-。
- 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項之CMP組成物(Q)，其中該等無機粒子(A)為二氧化矽。
- 一種如申請專利範圍第1項至第11項中任一項之CMP組成物(Q)之用途，其用於化學機械拋光半導體工業中所用之基材(S)。
- 如申請專利範圍第12項之用途，其中該基材(S)包含(i)元素鍺或(ii)Si1-xGex，其中0.1x<1。
- 如申請專利範圍第12項或第13項之用途，其中該元素鍺生長於淺溝槽隔離(STI)二氧化矽之間的溝槽中。
- 一種用於製造半導體裝置之方法，其包含在如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所定義之CMP組成物(Q)存在下化學機械拋光半導體工業中所用之基材(S)。
- 如申請專利範圍第15項之方法，其中該基材(S)包含 (i)元素鍺或(ii)Si1-xGex，其中0.1x<1。
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