TWI737133B - 以低研磨料濃度及化學添加物的一組合進行淺溝隔離(sti)化學機械平坦化(cmp)研磨 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種淺溝隔離(STI)化學機械平坦化(CMP)研磨組合物、因此而使用其的方法及系統。該CMP研磨組合物包含塗佈二氧化鈰的無機金屬氧化物粒子之研磨料，諸如塗佈二氧化鈰的二氧化矽；及用以提供高氧化物膜去除速率之雙化學添加物。該雙化學添加物包含在相同分子上擁有負及正電荷的明膠化合物，及在相同分子中具有多羥基官能基的非離子有機分子。

Description

以低研磨料濃度及化學添加物的一組合進行淺溝隔離(STI)化學機械平坦化(CMP)研磨
相關專利申請案的相互參照 本申請案主張2019年1月25日提出的美國申請案案號62/796,786之利益。該申請案案號62/796,786之揭示藉此以參考方式併入本文。
本發明係關於一種用於淺溝隔離(STI)製程且具有高氧化物膜去除速率之淺溝隔離(STI)化學機械平坦化(CMP)組合物、及化學機械平坦化(CMP)方法、系統。
在微電子裝置之製造中會包括的一個重要步驟係研磨，特別是化學機械研磨一表面，其用以重新獲得一所選擇的材料及/或平坦化該結構。
例如，SiN層係沈積在SiO2 層下以提供作為一研磨停止層。此研磨停止的角色在淺溝隔離(STI)結構中特別重要。該選擇性係以氧化物研磨速率對氮化物研磨速率的比率來進行特徵性表示。當與矽氮化物(SiN)比較時，其實施例有二氧化矽(SiO2 )的研磨選擇性速率增加。
在圖形化STI結構的全域平坦化中，降低SiN膜去除速率及降低氧化物溝槽淺盤係二個要考慮的關鍵因素。較低的溝槽氧化物損失將防止在毗連的電晶體間之電流洩漏。跨越晶片(在晶片內)的溝槽氧化物損失不一致將影響電晶體性能及裝置製造產率。嚴重的溝槽氧化物損失(高氧化物溝槽淺盤)將造成差的電晶體隔離而導致裝置故障。因此重要的是，藉由降低STI CMP研磨組合物的氧化物溝槽淺盤來降低溝槽氧化物損失。
美國專利5,876,490揭示出一種包括研磨料粒子且具有法向應力效應之研磨組合物。該漿體進一步包括一非研磨粒子，其會在凹處造成研磨速率降低；同時該研磨料粒子將在高處維持高研磨速率。此導致經改良的平坦化。更特別是，該漿體包含氧化鈰粒子及聚合物電解質，且可使用於淺溝隔離(STI)研磨應用。
美國專利6,964,923教導一種用於淺溝隔離(STI)研磨應用且包括氧化鈰粒子及聚合物電解質的研磨組合物。所使用的聚合物電解質包括聚丙烯酸的鹽，類似於在美國專利5,876,490中的那些。二氧化鈰、氧化鋁、二氧化矽及氧化鋯係使用作為研磨料。所列出的此聚電解質之分子量係300至20,000，但是總體而言，>100,000。
美國專利6,616,514揭示出一種化學機械研磨漿體，其係使用於化學機械研磨以便自一物件表面優先於矽氮化物而去除第一物質。根據該發明之化學機械研磨漿體包括一研磨料、一水性媒質及一不解離出質子的有機多元醇，該有機多元醇包括一具有至少三個羥基且不會在該水性媒質中解離之化合物，或一自至少一種具有至少三個羥基且不會在該水性媒質中解離的單體所形成之聚合物。
美國專利6,984,588揭示出一種pH大於3且包含可溶性鈰化合物之化學機械研磨組合物，及在積體電路及半導體之製造期間以單一步驟優先於矽氮化物膜層而選擇性研磨超填的矽氧化物之方法。
美國專利6,544,892揭示出一種藉由化學機械研磨優先於矽氮化物自一物件表面去除二氧化矽之方法，其包括使用研磨墊、水、研磨料粒子及具有羧酸官能基與選自於胺及鹵化物的第二官能基二者之有機化合物來研磨該表面。
美國專利7,247,082揭示出一種包含研磨料、pH調整劑、選擇性比率改良劑及水的研磨組合物，其中該研磨料之包含量係0.5至30重量%，該pH調整劑之包含量係0.01至3重量%，該選擇性比率改良劑之包含量係0.3至30重量%，及該水之包含量係45至99.49重量%，其中該重量%係以該研磨組合物的重量為基準，及其中該改良劑係一或多種選自於由下列所組成之群的化合物：甲胺、乙胺、丙胺、異丙胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二異丙胺、乙二胺、1,2-二胺基丙烷、1,3-丙烷二胺、1,4-丁烷二胺、己二胺、N,N,N’,N’-四甲基-1,6-二胺基己烷、6-(二甲胺基)-1-己醇、雙(3-胺基丙基)胺、三伸乙基四胺、二甘醇雙(3-胺基丙基)醚、哌口 井及哌啶。
美國專利8,778,203揭示出一種用以選擇性去除在基材表面上的標的材料之方法。該方法包含下列步驟：提供一包含標的材料及非標的材料之基材；將氧溶解在一研磨溶液中以達成預定的溶解氧濃度，該研磨溶液具有pH約5至約11，其中該研磨溶液包含複數個二氧化矽粒子研磨料，該複數個二氧化矽粒子研磨料之至少某些係以氯化n-(三甲氧基甲矽基丙基)異硫金尿官能化；藉由對該研磨溶液連續施加實質上純氧，將該研磨溶液之預定的溶解氧濃度維持在大約8.6毫克/升至大約16.6毫克/升處或間；將該研磨溶液配置在一研磨墊與該表面間；將該研磨墊施加至該表面；及選擇性去除預定厚度的標的材料，其中在該去除步驟期間，改變該研磨溶液之溶解的氧含量會改變標的材料對非標的材料之去除比率。
美國專利6,914,001揭示出一種化學機械研磨方法，其包含：讓一半導體晶圓表面與一研磨墊表面接觸；將一包括研磨料粒子、去除速率加速劑及不同的第一及第二鈍化劑之水溶液供應至在該研磨墊表面與該半導體晶圓表面間之界面，其中該第一鈍化劑係陰離子、陽離子或非離子界面活性劑；及讓該半導體晶圓表面相對於該研磨墊表面轉動以去除在該半導體晶圓上的氧化物材料。
但是，先前揭示出的那些淺溝隔離(STI)研磨組合物無法一起滿足推升氧化物膜去除速率、抑制SiN膜去除速率、及降低氧化物溝槽淺盤、及在經研磨的圖形化晶圓上有更一致的氧化物溝槽淺盤與高氧化物對氮化物選擇性之重要性。
因此，應該容易地自前述明瞭，除了高二氧化矽去除速率和高二氧化矽對矽氮化物選擇性外，在技藝中對可給予增加的氧化物膜去除速率、降低的SiN膜去除速率及降低的氧化物溝槽淺盤之STI化學機械研磨，及在STI化學及機械研磨(CMP)方法中於研磨圖形化晶圓時跨越多種尺寸之氧化物溝槽構形有更一致的氧化物溝槽淺盤之組合物、方法及系統存在有一需求。
本揭示提供一種STI CMP研磨組合物、方法及系統，其伴隨著使用相對低濃度之塗佈二氧化鈰的無機氧化物研磨料，在經研磨的圖形化晶圓上提供增加及高的氧化物膜去除速率、抑制的SiN膜去除速率及增加的TEOS：SiN選擇性及降低的氧化物溝槽淺盤。
在一個態樣中，本揭示提供一種化學機械研磨組合物，其包含：塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子；至少一種具有負及正電荷的明膠化合物；至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子；一溶劑；及選擇性至少一種抗微生物劑；及至少一種pH調整劑，其中該組合物具有pH 2至12。
在另一個態樣中，本揭示提供一種化學機械研磨(CMP)一具有至少一個包含矽氧化物膜的表面之半導體基材的方法，該方法其步驟包括：提供該半導體基材；提供一研磨墊；提供該化學機械研磨(CMP)組合物，其包含塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子、至少一種具有負及正電荷的明膠化合物、至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子、一溶劑及選擇性至少一種抗微生物劑、及至少一種pH調整劑，其中該組合物具有pH 2至12；讓該半導體基材的表面與該研磨墊及化學機械研磨組合物接觸；及研磨該至少一個包含二氧化矽的表面。
在更另一個態樣中，本發明提供一種用以化學機械研磨(CMP)一具有至少一個包含矽氧化物膜的表面之半導體基材的系統，該系統包含：該半導體基材；該化學機械研磨(CMP)組合物，其包含：塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子、至少一種具有負及正電荷的明膠化合物、至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子、一溶劑及選擇性至少一種抗微生物劑、及至少一種pH調整劑，其中該組合物具有pH 2至12；及一研磨墊，其中該至少一個包含矽氧化物膜的表面係與該研磨墊及該化學機械研磨組合物接觸。
在圖形化STI結構的全域平坦化中，抑制SiN去除速率、降低跨越多種尺寸的氧化物溝槽構形之氧化物溝槽淺盤、推升氧化物膜去除速率及使用相對低濃度之塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子作為研磨料係要考慮的關鍵因素。
較低的溝槽氧化物損失將防止在毗連的電晶體間之電流洩漏。跨越晶片(在晶片內)之溝槽氧化物損失不一致將影響電晶體性能及裝置製造產率。嚴重的溝槽氧化物損失(高氧化物溝槽淺盤)將造成差的電晶體隔離而導致裝置故障。因此重要的是，藉由降低在STI CMP研磨組合物中的氧化物溝槽淺盤來降低溝槽氧化物損失。
本發明係關於一種使用雙化學添加物及低濃度之塗佈二氧化鈰的複合粒子作為研磨料之用於淺溝隔離(STI) CMP應用的化學機械研磨(CMP)組合物。
更特別是，所揭示之用於淺溝隔離(STI) CMP應用的化學機械研磨(CMP)組合物具有一獨特組合，其使用塗佈二氧化鈰的無機氧化物研磨料粒子及二種型式之化學添加物作為雙化學添加物來推升氧化物膜去除速率、降低氧化物溝槽淺盤及抑制氮化物去除速率。
在一個態樣中，有提供一種化學機械研磨組合物，其包含：塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子；至少一種具有負及正電荷的明膠化合物；至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子；一溶劑；及選擇性至少一種抗微生物劑；及至少一種pH調整劑，其中該組合物具有pH 2至12，較佳為3至10，更佳為4至9及最佳為4.5至7.5。
該明膠或明膠化合物係一種無色及無味、可溶於水、源自於自多種動物身體部位或合成化學所獲得之膠原質的膠原質胜肽。該明膠化合物可係有機或無機及從天然來源或合成化學製得。該明膠在相同分子中包括大約50或較少個承載有負及正電荷之胺基酸。
該明膠可自例如動物皮製得，諸如，冷水性魚皮、豬皮及牛皮。
在本文所揭示的組合物中，所使用之第一型式化學添加物係至少一種明膠化合物(於本文中有時指為型式I)，其主要功能為增加氧化物膜之去除速率及降低淺盤缺陷。
該明膠分子的分子結構係如下列顯示出：
Figure 02_image001
如對該明膠化合物所顯示出的分子結構，其在相同分子上包括負及正電荷。因此，該明膠化合物的分子型式可描述為遍及該分子在不同場所處具有正及負電荷二者之兩性離子。
在本文所揭示的組合物中，所使用之第二型式化學添加物(於本文中有時指為型式II)係至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子，其具有選自於由下列所組成之群的通用分子結構：
Figure 02_image003
(a)。
在該通用分子結構(a)中，n係選自於2至5,000，較佳為3至12及更佳為4至6。
在這些通用分子結構中，R1 、R2 及R3 基團係相同或不同的原子或官能基。
R1 、R2 及R3 係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫；烷基Cx H2x+1 ，其中x係1至12；烷氧基、具有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺基團及其組合，其中R1 、R2 及R3 之至少二個係氫原子。
在另一個具體實例中，該型式II化學添加物具有顯示在下列的通用結構：
Figure 02_image005
(b)。
在此結構中，一個-CHO官能基係位於該分子的一端處作為終端官能基；n係選自於2至5,000、3至12，較佳為4至7。
R1 及R2 各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺基團及其組合。
在更另一個具體實例中，該型式II之化學添加物具有一選自於包含下列之群的分子結構：至少一個(c)、至少一個(d)、至少一個(e)及其組合；
Figure 02_image007
(c)，                                     (d)，
Figure 02_image009
(e)。
在這些通用分子結構中，R1 、R2 、R3 、R4 、R5 、R6 、R7 、R8 、R9 、R10 、R11 、R12 、R13 及R14 可係相同或不同的原子或官能基。
對結構(c)、(d)及(e)來說，R1 至R14 各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯及有機胺基團，其中R1 至R14 之至少二個係氫原子。
更在另一個具體實例中，該型式II化學添加物包括至少一個六員環結構模體(motif)醚，其與在該分子單元結構中之至少一個包括多個羥基官能基的多元醇分子單元、或在該分子單元結構中之至少一個包括多個羥基官能基的多元醇分子單元及至少一個六員環多元醇鍵結。該多元醇係一包括多於一個羥基的有機化合物。
該用於化學添加物的通用分子結構係顯示在(f)中：
Figure 02_image011
(f)。
在結構(f)中，於該通用分子結構(f)中的R1 至R5 之至少一個係具有顯示在(i)中的結構之多元醇分子單元：
Figure 02_image013
(i)， 其中n及m可相同或不同；m或n係各自獨立地選自於1至5，較佳為1至4，更佳為1至3及最佳為1至2；R6 至R9 可係相同或不同的原子或官能基；R6 、R7 、R8 及R9 各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合；及其至少二個係氫原子；及在R1 至R5 之群中的剩餘R可各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸或鹽、經取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯、有機胺、具有顯示在(ii)中的結構之六員環多元醇：
Figure 02_image015
(ii)； 其中該結構(ii)係藉由從在(ii)中的R11 至R14 去除一個R並經由氧碳鍵連接至結構(f)，及剩餘的R10 至R14 各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸或鹽、經取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合；及其組合。
該通用分子結構(f)具有R1 至R9 群的R之至少二個、至少四個或至少六個係氫原子。因此，該化學添加物在其分子結構中包括至少二個、至少四個或至少六個羥基官能基。
在另一個具體實例中，有提供一種化學機械研磨組合物，其中該至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子具有一選自於由下列所組成之群的通用分子結構：
Figure 02_image003
(a) 其中對結構(a)來說，R1 、R2 及R3 係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫；烷基Cx H2x+1 ，其中x係1至12；烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺基團及其組合，其中R1 、R2 及R3 之至少二個係氫原子；及 n係選自於由2至5,000、3至12及4至6所組成之群的數字；
Figure 02_image005
(b)， 其中對結構(b)來說，R1 及R2 係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺基團及其組合，其中一個-CHO官能基係位於該分子的一端處作為終端官能基；及n係選自於由2至5,000、3至12及4至7所組成之群的數字；
Figure 02_image007
(c)，                                (d)，
Figure 02_image009
(e)， 其中對結構(c)、(d)及(e)來說，R1 至R14 各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯及有機胺基團，其中R1 至R14 之至少二個係氫原子；
Figure 02_image011
(f)， 其中在結構(f)中，R1 至R5 之至少一個係具有結構(i)的多元醇部分：
Figure 02_image013
(i)， 其中對結構(i)來說，n及m係選自於1至5；R6 、R7 、R8 及R9 各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯及有機胺，其中R6 、R7 、R8 及R9 之至少二個係氫原子；及在結構(f)中，R1 至R5 各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸或鹽、經取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯、有機胺及具有顯示在(ii)中的結構之六員環多元醇：
Figure 02_image015
(ii) 其中該結構(ii)係藉由去除R11 至R14 之一並經由氧碳鍵連接至結構(f)，及其中對結構(ii)來說，R10 至R14 各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸或鹽、經取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯及有機胺，其中在結構(f)中的R1 至R9 之至少二個係氫原子，其中該至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子係以選自於由下列所組成之群的濃度存在於該組合物中：0.001重量%至2.0%重量%、0.0025重量%至1.0重量%及0.05重量%至0.5重量%。
該至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子(於本文中亦指為型式II化學添加物)之實施例包括麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三糖醇(maltotritol)、核糖醇、D-山梨糖醇、甘露醇、甜醇、艾杜糖醇、D-(-)-果糖、脫水山梨糖醇、蔗糖、核糖、肌醇、葡萄糖、D-阿拉伯糖、L-阿拉伯糖、D-甘露糖、L-甘露糖、內消旋-丁四醇、β-乳糖、阿拉伯糖及其組合。該具有多於一個羥基官能基的較佳至少一種非離子有機分子係選自於由下列所組成之群：麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三糖醇、D-山梨糖醇、甘露醇、甜醇、艾杜糖醇、D-(-)-果糖、蔗糖、核糖、肌醇、葡萄糖、D-(+)-甘露糖、β-乳糖及其組合。該具有多於一個羥基官能基的更佳至少一種非離子有機分子係選自於由下列所組成之群：麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三糖醇、D-山梨糖醇、甘露醇、甜醇、D-(-)-果糖、β-乳糖及其組合。
在某些具體實例中，可將該CMP研磨組合物製成二或更多個組分及在使用點時混合。
在另一個態樣中，有提供一種化學機械研磨(CMP)一具有至少一個包含二氧化矽的表面之基材的方法，其係在淺溝隔離(STI)製程中使用上述化學機械研磨(CMP)組合物。
在另一個態樣中，有提供一種化學機械研磨(CMP)一具有至少一個包含二氧化矽的表面之基材的系統，其係在淺溝隔離(STI)製程中使用上述化學機械研磨(CMP)組合物。
該經研磨的氧化物膜可係化學氣相沈積(CVD)、電漿輔助CVD (PECVD)、高密度沈積CVD (HDP)或旋壓氧化物膜。
上述揭示的基材可進一步包含一矽氮化物表面。該SiO2 ：SiN之去除選擇性係大於矽氮化物，其係大於30，較佳為大於60及更佳為大於100。
此雙化學添加物方法允許使用相對低之塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子，及由於來自本發明之研磨組合物中所使用的雙化學添加物之一的氧化物膜去除速率推升效應，其仍然達成高及想要的氧化物膜去除速率。
於本文中揭示出的STI CMP組合物包含0.0001重量%至2.0%重量%，較佳為0.001重量%至1.0重量%，更佳為0.002重量%至0.5重量%及最佳為0.0025重量%至0.25重量%之明膠化合物作為氧化物膜去除速率推升試劑、SiN膜去除速率抑制試劑及氧化物溝槽淺盤降低劑。
於本文中揭示出的STI CMP組合物包含0.001重量%至2.0%重量%，較佳為0.0025重量%至1.0重量%及更佳為0.05重量%至0.5重量%之至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子。
該選自於二種型式的化學添加物(至少一種明膠及至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子)且使用在相同STI CMP研磨組合物中之雙化學添加物提供一達成高氧化物膜去除速率、低SiN膜去除速率、高及可調的氧化物：SiN選擇性之利益，且更重要的是，提供明顯降低的氧化物溝槽淺盤及改良在研磨圖形化晶圓時的過度研磨窗口穩定性。
該塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子包括但不限於塗佈二氧化鈰的膠體二氧化矽、塗佈二氧化鈰的氧化鋁、塗佈二氧化鈰的二氧化鈦、塗佈二氧化鈰的氧化鋯或任何其它塗佈二氧化鈰的無機金屬氧化物粒子。這些塗佈二氧化鈰的無機金屬氧化物粒子可以相對低的濃度使用作為研磨料及仍然可達成想要及高的氧化物膜去除速率。
在本文所揭示的發明中，這些塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子之粒子尺寸範圍係10奈米至1,000奈米，較佳的平均顆粒尺寸範圍係20奈米至500奈米，更佳的平均顆粒尺寸範圍係50奈米至250奈米。
這些塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子之濃度可在0.01重量%至2重量%之低濃度範圍內，較佳為0.02重量%至0.5重量%，更佳為0.025重量%至0.2重量%及最佳為0.05重量%至0.1重量%。
較佳的塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子係塗佈二氧化鈰的膠體二氧化矽粒子。
該可溶於水的溶劑包括但不限於去離子化(DI)水、蒸餾水及醇類有機溶劑。
較佳的可溶於水之溶劑係DI水。
該STI CMP組合物可包括0.0001重量%至0.05重量%的抗微生物劑，較佳為0.0005重量%至0.025重量%及更佳為0.001重量%至0.01重量%。
該抗微生物劑包括但不限於來自Dupont/Dow Chemical Co.的Kathon™、Kathon™ CG/ICP II；來自Dupont/Dow Chemical Co.的Bioban。它們具有5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮及2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮之活性成分。
該STI CMP組合物可包括一pH調整劑。
可使用酸性或鹼性pH調整劑來將該STI研磨組合物調整至最佳化的pH值。
該pH調整劑包括但不限於硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、其它無機或有機酸及其混合物。
該pH調整劑亦包括鹼性pH調整劑，諸如氫化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、氫氧化有機四級銨化合物、有機胺及可使用來將pH朝向更鹼性方向調整的其它化學試劑。
該STI CMP組合物包括0重量%至1重量%的pH調整劑，較佳為0.01重量%至0.5重量%，更佳為0.1重量%至0.25重量%。
在另一個態樣中，有提供一種化學機械研磨(CMP)一具有至少一個包含矽氧化物膜的表面之半導體基材的方法，該方法其步驟包括：提供該半導體基材；提供一研磨墊；提供該化學機械研磨(CMP)組合物，其包含塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子、至少一種具有負及正電荷的明膠化合物、至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子、一溶劑及選擇性至少一種抗微生物劑、及至少一種pH調整劑，其中該組合物具有pH 2至12；讓該半導體基材的表面與該研磨墊及化學機械研磨組合物接觸；及研磨該至少一個包含二氧化矽的表面。
在另一個態樣中，有提供一種用以化學機械研磨(CMP)一具有至少一個包含矽氧化物膜的表面之半導體基材的系統，該系統包含：該半導體基材；該化學機械研磨(CMP)組合物，其包含塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子、至少一種具有負及正電荷的明膠化合物、至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子、一溶劑及選擇性至少一種抗微生物劑、及至少一種pH調整劑，其中該組合物具有pH 2至12；及一研磨墊，其中該至少一個包含矽氧化物膜的表面係與該研磨墊及化學機械研磨組合物接觸。
該經研磨的氧化物膜可係化學氣相沈積(CVD)、電漿輔助CVD (PECVD)、高密度沈積CVD (HDP)或旋壓氧化物膜。
上述揭示的基材可進一步包含一矽氮化物表面。該SiO2 ：SiN之去除選擇性係大於40，較佳為大於50及更佳為大於90。
在另一個態樣中，有提供一種化學機械研磨(CMP)一具有至少一個包含二氧化矽的表面之基材的方法，其係在淺溝隔離(STI)製程中使用上述化學機械研磨(CMP)組合物。該經研磨的氧化物膜可係CVD氧化物、PECVD氧化物、高密度氧化物或旋壓氧化物膜。
顯現出下列非為限制的實施例以進一步闡明本發明。 實施例 CMP方法
在下列顯現出的實施例中，使用下列所提供的程序及實驗條件來進行CMP實驗。 詞彙組成部分
塗佈二氧化鈰的二氧化矽：使用作為研磨料，其具有粒子尺寸大約100奈米(nm)；此塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子可具有粒子尺寸範圍自大約80奈米(nm)至200奈米(nm)；
該塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子(具有不同尺寸)係由在日本的JGCC Inc.供應。這些塗佈二氧化鈰的膠體二氧化矽粒子被分散在具有鹼性pH，典型>9.0的水溶液中，其於寬pH條件範圍下顯示出高負ζ-電位，包括在本發明中進行測試的全部pH條件。
該等化學添加物係由Sigma-Aldrich，St. Louis，MO供應或由在Allentown，PA的Evonik Industries供應，諸如明膠化合物、麥芽糖醇、D-果糖、甜醇、D-山梨糖醇及其它化學原料。
TEOS：正矽酸四乙酯。
研磨墊：研磨墊IC1010及在CMP期間所使用的其它墊係由Dow，Inc.供應。 參數 通用
Å或A：埃-長度單位
BP：背壓，以psi單位計
CMP：化學機械平坦化=化學機械研磨
CS：載體速度
DF：向下力量：在CMP期間所施加的壓力，單位psi
min：分鐘
ml：毫升
mV：毫伏特
psi：每平方英吋的磅數
PS：研磨工具的平台轉動速度，以rpm(每分鐘的旋轉數)計
SF：組合物流，毫升/分鐘
重量%：(所列出的組分之)重量百分比
TEOS：SiN選擇性：(TEOS的去除速率)/(SiN的去除速率)
HDP：高密度電漿沈積的TEOS
TEOS或HDP去除速率：在所提供的向下壓力下所測量之TEOS或HDP去除速率。在下列列出的實施例中，該CMP工具之向下壓力係3.0 psi。
SiN去除速率：在所提供的向下壓力下所測量之SiN去除速率。在下列列出的實施例中，該CMP工具之向下壓力係3.0 psi。 度量衡
該等膜係使用由Creative Design Engineering，Inc，20565 Alves Dr.，Cupertino，CA，95014所製造的ResMap CDE，型號168進行測量。該ResMap工具係一四點探針薄片電阻工具。對該等膜採用排除邊緣5毫米之49點直徑掃描。 CMP工具
所使用的CMP工具係由Applied Materials，3050 Boweres Avenue，Santa Clara，California，95054所製造之200毫米Mirra或300毫米Reflexion。使用由Dow，Inc，451 Bellevue Rd.，Newark，DE 19713所供應的IC1000墊，在平台1上進行毯覆及圖案晶圓研究。
該IC1010墊係在調理器上藉由以7磅向下力量調理該墊18分鐘後破碎。為了檢驗該工具設定及墊破損的資格，在基線條件下，使用由Versum Materials Inc.所供應的Versum® STI2305組合物來研磨二片鎢監視片及二片TEOS監視片。 晶圓
使用PECVD、LECVD矽氧化物或矽氮化物晶圓、或HD TEOS晶圓來進行研磨實驗。這些毯覆晶圓係自Silicon Valley Microelectronics，2985 Kifer Rd.，Santa Clara，CA 95051購買。 研磨實驗
在毯覆晶圓研究中，於基線條件下研磨氧化物毯覆晶圓及SiN毯覆晶圓。該工具基線條件係：工作檯速度：87 rpm，頭速度：93 rpm，薄膜壓力：3.0 psi DF，組合物流；200毫升/分鐘。使用於測試的研磨墊係由Dow Chemical所供應的IC1010墊。
於研磨實驗中，將該組合物使用在由SWK Associates，Inc. 2920 Scott Blvd. Santa Clara，CA 95054所供應的圖形化晶圓(MIT860)上。這些晶圓係在Veeco VX300剖面儀/AFM儀器上進行測量。使用3種不同尺寸的間距結構進行氧化物淺盤測量。在晶片的中心、中間及邊緣位置處測量該晶圓。
TEOS：SiN選擇性：自該STI CMP研磨組合物所獲得之(TEOS的去除速率)/(SiN的去除速率)係可調整。
在下列操作實施例中，製備三種參考STI研磨組合物。參考1 (ref. 1)組合物包含0.2重量%之塗佈二氧化鈰的二氧化矽、範圍0.0001重量%至0.05重量%的抗微生物劑及去離子水。ref. 1具有pH 7.0。參考2 (ref. 2)組合物包含0.2重量%之塗佈二氧化鈰的二氧化矽、範圍0.0001重量%至0.05重量%的抗微生物劑、0.15重量%的D-山梨糖醇及去離子水。ref. 2亦具有pH 7.0。參考3 (ref. 3)組合物包含0.2重量%之塗佈二氧化鈰的二氧化矽、範圍0.0001重量%至0.05重量%的抗微生物劑、0.0083重量%來自魚皮的明膠及去離子水。ref. 3具有pH 7.0。
該使用雙化學添加物之操作研磨組合物係使用0.2重量%之塗佈二氧化鈰的二氧化矽、0.15重量%的D-山梨糖醇、0.0083重量%自冷水性魚皮製得的明膠、範圍0.0001重量%至0.05重量%之抗微生物劑及去離子水來製備。該組合物具有pH 7.0。 實施例1
在實施例1中，該使用於氧化物研磨之研磨組合物係顯示在表1中。
測試不同膜的去除速率(RR，以埃/分鐘計)並觀察該雙化學添加物在膜去除速率及TEOS：SiN膜選擇性上之效應且列在表1中。
所使用的研磨條件係：Dow的IC1010墊、在3.0 psi DF下與87/93 rpm之檯/頭速度及離線調理。
如顯示在表1中的結果，該含有雙化學添加物的操作組合物有效地推升TEOS及HDP膜去除速率。 表1. 雙化學添加物在膜RR(埃/分鐘)及TEOS：SiN選擇性上的效應
組合物 TEOS RR (埃/分鐘) HDP RR (埃/分鐘) PECVD SiN RR (埃/分鐘) TEOS: SiN選擇性
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽pH 7.0 3168 2874 400 7.9:1
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.15% D-山梨糖醇pH 7.0 2607 2641 65 40.1:1
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 5310 5593 1254 4.2:1
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.15% D-山梨糖醇+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 5171 5203 55 94.1:1
當與在相同pH條件下僅使用相同濃度之塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料之ref. 1研磨組合物比較時，在ref. 3研磨組合物中之型式I化學添加物之自冷水性魚皮製得的明膠明顯地推升氧化物膜去除速率。
當與在相同pH條件下僅使用相同濃度之塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料之ref. 1研磨組合物比較時，在ref. 3研磨組合物中之型式I化學添加物之自冷水性魚皮製得的明膠亦明顯地推升SiN膜去除速率。
當與在相同pH條件下僅使用相同濃度之塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料之ref. 1研磨組合物比較時，在ref. 2研磨組合物中之型式II化學添加物之D-山梨糖醇明顯地抑制SiN膜去除速率。因此，TEOS：SiN選擇性係自8：1增加至40：1。
當在該操作研磨組合物中一起使用型式I化學添加物之自冷水性魚皮製得的明膠與型式II化學添加物之D-山梨糖醇時，該氧化物膜去除速率被推升及該SiN膜去除速率被抑制，因此，該操作研磨組合物之TEOS：SiN選擇性係自ref. 1樣品的8：1明顯增加至94：1。該雙化學添加物基底的研磨組合物之94：1的TEOS：SiN選擇性更高於僅使用型式I之一或型式II化學添加物之一或不使用任何化學添加物的研磨組合物之TEOS：SiN選擇性。 實施例2
在實施例2中，該使用於氧化物研磨的研磨組合物係與顯示在表1中者相同。
測試該雙化學添加物在氧化物溝槽淺盤對不同過度研磨上的效應，及結果係列在表2中。 表2. 雙化學添加物在氧化物溝槽淺盤(埃)對OP時間(秒)上的效應
組合物 OP時間(秒) 100微米間距淺盤 200微米間距淺盤
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽pH 7.0 0 129 308
60 702 888
120 1091 1364
       
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.15% D-山梨糖醇pH 7.0 0 61 153
60 196 289
120 331 441
       
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 0 93 302
60 730 938
120 791 1065
       
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.15% D-山梨糖醇+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 0 81 186
60 224 334
120 324 448
如顯示在表2中的結果，當比較僅使用塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料之參考樣品時，該使用雙化學添加物之研磨組合物明顯降低氧化物溝槽淺盤對不同過度研磨時間。
當比較雙化學添加物基底的STI研磨組合物與使用單一化學添加物D-山梨糖醇之STI研磨組合物ref. 2時，跨越不同尺寸的氧化物間距獲得類似的氧化物間距淺盤對不同過度研磨時間。此結果顯示出作為在該雙化學添加物基底的STI研磨組合物中之第二化學添加物的明膠明顯地推升氧化物膜去除速率，同時仍然維持低氧化物溝槽淺盤性能。 實施例3
在實施例3中，該使用於氧化物研磨的研磨組合物係與顯示在表1中的那些相同。
測試雙化學添加物在氧化物間距淺盤對過度研磨量之斜率上的效應，及結果係列在表3中。 表3. 雙化學添加物在間距淺盤(埃)/OP量的斜率上之效應
組合物 P100淺盤/OP量斜率 P200淺盤/OP量斜率
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽pH 7.0 0.17 0.18
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.15% D-山梨糖醇pH 7.0 0.05 0.05
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 0.06 0.07
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.15% D-山梨糖醇+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 0.03 0.04
如顯示在表3中的結果，當比較在該研磨組合物中僅使用塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料之參考樣品或僅使用單一型式化學添加物的參考樣品時，在該研磨組合物中使用雙化學添加物會明顯降低氧化物間距淺盤對過度研磨量之斜率。
列在表3中的結果亦顯示出當比較僅使用塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料之研磨組合物時，D-山梨糖醇或來自魚皮的明膠可使用在該研磨組合物中作為單一化學添加物以提供明顯較低的氧化物溝槽淺盤對過度研磨去除量。 實施例4
在實施例4中，該使用於氧化物研磨的研磨組合物係顯示在表4中。
製備三種參考STI研磨組合物。參考1 (ref. 1)組合物包含0.2重量%之塗佈二氧化鈰的二氧化矽、範圍0.0001重量%至0.05重量%之抗微生物劑及去離子水。ref. 1具有pH 7.0。參考2 (ref. 2)組合物包含0.2重量%之塗佈二氧化鈰的二氧化矽、範圍0.0001重量%至0.05重量%之抗微生物劑、0.28重量%的麥芽糖醇及去離子水。ref. 2亦具有pH 7.0。參考3 (ref. 3)組合物包含0.2重量%之塗佈二氧化鈰的二氧化矽、範圍0.0001重量%至0.05重量%之抗微生物劑、0.0083重量%來自魚皮的明膠及去離子水。ref. 3具有pH 7.0。
該使用雙化學添加物的操作研磨組合物係以0.2重量%之塗佈二氧化鈰的二氧化矽、0.28重量%的麥芽糖醇、0.0083重量%自冷水性魚皮製得的明膠、範圍0.0001重量%至0.05重量%之抗微生物劑及去離子水進行製備。該組合物具有pH 7.0。
對不同膜測試去除速率(RR，以埃/分鐘計)。觀察該雙化學添加物在膜去除速率及TEOS：SiN膜選擇性上的效應且列在表4中。
所使用的研磨步驟條件係：Dow的IC1010墊、在3.0 psi DF下與87/93 rpm之檯/頭速度及離線調理。 表4. 雙化學添加物在膜RR(埃/分鐘)及TEOS：SiN選擇性上的效應
組合物 TEOS RR (埃/分鐘) HDP RR (埃/分鐘) PECVD SiN RR (埃/分鐘) TEOS: SiN選擇性
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽pH 7.0 3168 2874 400 7.9:1
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.28%麥芽糖醇pH 7.0 2504 2552 42 59.6:1
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 5310 5593 1254 4.2:1
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.28%麥芽糖醇+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 5034 5475 41 122.8:1
如顯示在表4中的結果，使用雙化學添加物有效地推升TEOS及HDP膜去除速率。
當與在相同pH條件下僅使用相同濃度之塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料之ref. 1研磨組合物比較時，在ref. 3研磨組合物中之型式I化學添加物之自冷水性魚皮製得的明膠明顯地推升氧化物膜去除速率。
當與在相同pH條件下僅使用相同濃度之塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料之ref. 1研磨組合物比較時，在ref. 3研磨組合物中之型式I化學添加物之自冷水性魚皮製得的明膠亦明顯地推升SiN膜去除速率。
當與在相同pH條件下僅使用相同濃度之塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料之ref. 1研磨組合物比較時，在ref. 2研磨組合物中之型式II化學添加物之麥芽糖醇明顯地抑制SiN膜去除速率。因此，TEOS：SiN選擇性係自8：1增加至60：1。
當在該操作研磨組合物中一起使用型式I化學添加物之自冷水性魚皮製得的明膠及型式II化學添加物之麥芽糖醇時，氧化物膜去除速率被推升及SiN膜去除速率保持低，因此，該操作研磨組合物之TEOS：SiN選擇性係自ref. 1樣品的8：1增加至123：1。該雙化學添加物基底的研磨組合物之123：1的TEOS：SiN選擇性係更高於僅使用型式I之一或型式II化學添加物之一或不使用任何化學添加物的研磨組合物之TEOS：SiN選擇性。 實施例5
在實施例5中，該使用於氧化物研磨的研磨組合物係顯示在表5中。
該使用於研磨測試的三種參考樣品係與在實施例4中所使用的那些參考樣品相同。該操作研磨組合物係使用0.2重量%之塗佈二氧化鈰的二氧化矽、範圍0.0001重量%至0.05重量%之抗微生物劑、0.28重量%麥芽糖醇及0.0083重量%自冷水性魚皮製得的明膠及去離子水製得。該組合物具有pH 7.0。
使用這些樣品來測試該氧化物溝槽淺盤對不同過度研磨時間。結果係列在表5中。 表5. 雙添加物在氧化物溝槽淺盤(埃)對OP時間(秒)上的效應
組合物 OP時間(秒) 100微米間距淺盤 200微米間距淺盤
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽pH 7.0 0 129 308
60 702 888
120 1091 1364
       
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.28%麥芽糖醇pH 7.0 0 92 214
60 176 318
120 275 428
       
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 0 93 302
60 730 938
120 791 1065
       
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.28%麥芽糖醇+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 0 83 216
60 224 430
120 396 575
如顯示在表5中的結果，於該研磨組合物中使用雙添加物提供明顯增加的TEOS及HDP膜去除速率，但是仍然在P100微米或P200微米間距上給予非常類似的氧化物溝槽淺盤對過度研磨時間。 實施例6
在實施例6中，該使用於氧化物研磨的研磨組合物係顯示在表6中。
該使用於研磨測試的三種參考樣品係與在實施例4中所使用之那些參考樣品相同。該操作研磨組合物係使用0.2重量%之塗佈二氧化鈰的二氧化矽、範圍0.0001重量%至0.05重量%之抗微生物劑、0.28重量%麥芽糖醇及0.0083重量%來自冷水性魚皮的明膠及去離子水製得。該組合物具有pH 7.0。
使用該具有相同塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料濃度之操作樣品對參考樣品來測試該雙添加物在氧化物溝槽淺盤對過度研磨量之斜率上的效應，及結果係列在表6中。 表6. 雙化學添加物在間距淺盤(埃)/OP量之斜率上的效應
組合物 P100淺盤/OP量斜率 P200淺盤/OP量斜率
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽pH 7.0 0.17 0.18
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.28%麥芽糖醇pH 7.0 0.04 0.04
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 0.06 0.07
0.2%塗佈二氧化鈰的二氧化矽+0.28%麥芽糖醇+0.0083%來自魚皮的明膠pH 7.0 0.03 0.03
如顯示在表6中的結果，當比較在該研磨組合物中僅使用塗佈二氧化鈰的二氧化矽研磨料或僅使用單一化學添加物之參考樣品時，在該研磨組合物中加入雙添加物提供明顯增加的TEOS及HDP膜去除速率，及最低的氧化物間距淺盤對過度研磨量斜率。
上述列出之包括操作實施例的本發明具體實例係可由本發明所製得之許多具體實例的範例。經考量可使用許多其它製程組態，及在該製程中所使用的材料可選自於除了特別揭示出的那些外之許多材料。
無
無

Claims (23)

  1. 一種化學機械研磨組合物，其包含：0.01重量%至20重量%的塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子；0.0001重量%至2.0重量%的至少一種具有負及正電荷的明膠化合物；0.001重量%至2.0重量%的至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子；一溶劑；及選擇性，0.0001重量%至0.05重量%的至少一種抗微生物劑；及大於0重量%至1重量%的至少一種pH調整劑；其中該組合物具有pH2至12。
  2. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該pH係3至10。
  3. 如請求項2之化學機械研磨組合物，其中該pH係4至9。
  4. 如請求項3之化學機械研磨組合物，其中該pH係4.5至7.5。
  5. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該塗佈二氧化鈰的無機氧化物粒子係選自於由下列所組成之群：塗佈二氧化鈰的膠體二氧化矽、塗佈二氧化鈰的高純度膠體二氧化矽、塗佈二氧化鈰的氧化鋁、塗佈二氧化鈰的二氧化鈦、塗佈二氧化鈰的氧化鋯粒子及其組合，其中該粒子係以0.02重量%至0.5重量%的濃度存在於該組合物中。
  6. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該溶劑係選自於由去離子化(DI)水、蒸餾水及醇類有機溶劑所組成之群。
  7. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該至少一種明膠化合物係以0.001重量%至1.0重量%的濃度存在於該組合物中。
  8. 如請求項7之化學機械研磨組合物，其中該至少一種明膠化合物係自包含冷水性魚皮、豬皮或牛皮的動物皮製得。
  9. 如請求項7之化學機械研磨組合物，其中該至少一種明膠化合物包含一具有下列化學結構的化合物：
    Figure 109102146-A0305-02-0034-1
  10. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子具有選自於由下列所組成之群的通用分子結構：
    Figure 109102146-A0305-02-0034-2
     其中對結構(a)來說，R1、R2及R3係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫；烷基CxH2x+1，其中x係1至12；烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺基團及其組合，其中R1、R2及R3之至少二個係氫原子；及 n係2至5,000的數字；
    Figure 109102146-A0305-02-0035-3
     其中對結構(b)來說，R1及R2係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺基團及其組合；及n係2至5,000的數字；
    Figure 109102146-A0305-02-0035-4
     其中對結構(c)、(d)及(e)來說，R1至R14各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯及有機胺基團，其中R1至R14之至少二個係氫原子；
    Figure 109102146-A0305-02-0036-5
     其中在結構(f)中，R1至R5之至少一個係具有結構(i)的多元醇部分：
    Figure 109102146-A0305-02-0036-6
     其中對結構(i)來說，n及m係選自於1至5；R6、R7、R8及R9各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸、經取代的有機磺酸鹽、經取代的有機羧酸、經取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯及有機胺，其中R6、R7、R8及R9之至少二個係氫原子；及在結構(f)中，R1至R5各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸或鹽、經取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯、有機胺及具有顯示在(ii)中之結構的六員環多元醇：
    Figure 109102146-A0305-02-0036-7
     其中該結構(ii)係藉由去除R11至R14之一且經由氧碳鍵連接至結構(f)，及其中對結構(ii)來說，R10至R14各者係各自獨立地選自於由下列所組成之群：氫、烷基、烷氧基、含有一或多個羥基的有機基團、經取代的有機磺酸或鹽、經取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯及有機胺，其中在結構(f)中的R1至R9之至少二個係氫原子，其中該至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子係以0.0025重量%至1.0重量%的濃度存在於該組合物中。
  11. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子係選自於由下列所組成之群：麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三糖醇、核糖醇、D-山梨糖醇、甘露醇、甜醇、艾杜糖醇、D-(-)-果糖、脫水山梨糖醇、蔗糖、核糖、肌醇、葡萄糖、D-阿拉伯糖、L-阿拉伯糖、D-甘露糖、L-甘露糖、內消旋-丁四醇、β-乳糖、阿拉伯糖、D-(+)-甘露糖、β-乳糖及其組合。
  12. 如請求項11之化學機械研磨組合物，其中該至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子係選自於由下列所組成之群：麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三糖醇、D-山梨糖醇、甘露醇、甜醇、D-(-)-果糖、β-乳糖及其組合。
  13. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該組合物進一步包含至少一種抗微生物劑，其中該抗微生物劑包含5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮或2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮，其中該抗微生物劑係以0.0005重量%至0.025重量%的濃度呈現。
  14. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該組合物包含該至少一種pH調整劑，其中對酸性pH條件來說，該pH調整劑係選自於由下列所組 成之群：硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、其它無機或有機酸及其混合物；或對鹼性pH條件來說，其係選自於由下列所組成之群：氫化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、氫氧化有機四級銨化合物、有機胺及其組合；及其中該pH調整劑係以0.01重量%至0.5重量%的濃度存在於該組合物中。
  15. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其包含塗佈二氧化鈰的膠體二氧化矽；其中該至少一種明膠化合物係選自於由冷水性魚皮、豬皮、牛皮及其組合所組成之群；及該至少一種具有多於一個羥基官能基的非離子有機分子係選自於由甜醇、D-山梨糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇及其組合所組成之群。
  16. 一種化學機械研磨(CMP)一具有至少一個包含矽氧化物膜的表面之半導體基材的方法，該方法其步驟包括：提供該半導體基材；提供一研磨墊；提供如請求項1至15之任一項的化學機械研磨組合物；讓該半導體基材的至少一個表面與該研磨墊及化學機械研磨組合物接觸；及研磨該至少一個包含矽氧化物膜的表面。
  17. 如請求項16之方法，其中該矽氧化物膜係SiO2膜。
  18. 如請求項17之方法，其中該至少一個表面進一步包含一矽氮化物膜，及該矽氧化物：矽氮化物之去除選擇性係大於40。
  19. 如請求項18之方法，其中該矽氧化物：矽氮化物的去除選擇性係大於90。
  20. 一種用以化學機械研磨(CMP)一具有至少一個包含矽氧化物膜的表面之半導體基材的系統，該系統包含： a.該半導體基材；b.如請求項1至15之任一項的化學機械研磨組合物；及c.一研磨墊；其中讓該至少一個包含矽氧化物膜的表面與該研磨墊及化學機械研磨組合物接觸。
  21. 如請求項20之系統，其中該矽氧化物膜係SiO2膜。
  22. 如請求項21之系統，其中該至少一個表面進一步包含一矽氮化物膜，及該矽氧化物：矽氮化物之去除選擇性係大於40。
  23. 如請求項22之系統，其中該矽氧化物：矽氮化物之去除選擇性係大於90。
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