TWI839751B - 於淺溝隔離(STI)製程抑制SiN去除速率及降低氧化物漕溝淺盤效應 - Google Patents

於淺溝隔離(STI)製程抑制SiN去除速率及降低氧化物漕溝淺盤效應 Download PDF

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Abstract

本發明提供用於淺溝槽隔離(STI)應用的化學機械平坦化研磨(CMP)組合物。該CMP組合物含有塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒作為研磨料，例如塗覆氧化鈰的氧化矽顆粒；一化學添加物，其選自含有一伸乙炔基鍵及至少二或更多乙氧基化官能基的一有機伸乙炔基分子，該乙氧基化官能基具有終端羥基、一有機分子，其在同一分子具有至少二或更多羥官能基、及其組合所組成的群組；水溶性溶劑；及視需要的殺生物劑和pH調節劑；其中該組合物的pH為2至12，較佳為3至10，並且更佳為4至9。

Description

於淺溝隔離(STI)製程抑制SiN去除速率及降低氧化物漕溝淺盤效應 相關申請案之相互參照
本申請案主張2018年10月31日申請的美國臨時專利申請案序號第62/753,431號的優先權，該臨時專利申請案在此以引用之方式將其全文併入本文。
本發明關於用於淺溝槽隔離(STI)製程的淺溝槽隔離(STI)化學機械平坦化(CMP)組合物及化學機械平坦化(CMP)。
在裝配微電子裝置時，所涉及的重要步驟是研磨，特別是為達到回收選定材料及/或將結構平坦化的目的而化學機械研磨的表面。
舉例來說，將SiN層沉積在SiO2層下面以用作研磨停止層(polish stop)。此研磨停止層的角色在淺溝槽隔離(STI)結構中尤其重要。移除選擇性係代表性地表示為該氧化物研磨速率與該氮化物研磨速率之比率。實例為二氧化矽(SiO2)與氮化矽(SiN)相比的研磨選擇性比率提高了。
於圖案化STI結構的整體平坦化時，減低SiN膜的移除速率及減低氧化物溝槽淺盤效應是要考慮的兩關鍵因素。較低的溝槽氧化物損失將防止相鄰電晶體之間的電流洩漏。橫過晶粒(晶粒內)的不均一的溝槽氧化 物損失會影響電晶體性能及裝置製造良率。嚴重的溝槽氧化物損失(高氧化物溝槽淺盤效應)將導致電晶體的隔離不良，從而造成裝置故障。因此，重要的是通過減低STI CMP研磨組合物的氧化物溝槽淺盤效應來減少溝槽氧化物損失。
美國專利第5,876,490號揭示含有研磨料顆粒並表現出法向應力作用的研磨組合物。漿料中另外含有導致凹陷處的研磨速率減低的非研磨顆粒，然而該研磨料顆粒於高處保持高的研磨速率。這導致改善的平坦化。更明確地說，該漿料包含氧化鈰顆粒及聚合性電解質，並且可用於淺溝槽隔離(STI)研磨應用。
美國專利第6,964,923號教導用於淺溝槽隔離(STI)研磨應用的包含氧化鈰顆粒及聚合性電解質的研磨組合物。所使用的聚合性電解質包括聚丙烯酸的鹽，類似於美國專利第5,876,490號中的那些。以氧化鈰、氧化鋁、氧化矽及氧化鋯用作研磨料。這樣列出的聚電解質的分子量為300至20,000，但總而言之<100,000。
美國專利第6,616,514號揭示一種化學機械研磨漿料，其係供藉由化學機械研磨優先於氮化物從製品的表面移除第一物質時使用。根據本發明的化學機械研磨漿料包括研磨料、水性介質及不會離解出質子的有機多元醇，前述有機多元醇包括具有至少三不可於水性介質中離解的羥基之化合物或由至少一具有至少三不可於水性介質中解離的羥基之單體形成的聚合物。
然而，那些先前揭示的淺溝槽隔離(STI)研磨組合物並未提出SiN膜移除速率的抑制及使氧化物溝槽淺盤效應減低及於經研磨的圖案化晶圓上更均一的氧化物溝槽淺盤效應以及氧化物對於氮化物的高選擇性之重要性。
因此，從前述內容應該容易明顯看出，在此技藝內仍然需要STI化學機械研磨的組合物、方法及系統，其除了提供二氧化矽的高移除速率以及二氧化矽相對氮化矽的高選擇性外，也可以於STI化學及機械研磨(CMP)製程在研磨圖案化晶圓時提供橫過各種尺寸的氧化物溝槽特徵之減低的SiN膜移除速率、減小的氧化物溝槽淺盤效應及更均一的氧化物溝槽淺盤效應。
本發明提供STI CMP研磨組合物，用於抑制SiN膜移除速率及提高氧化物：氮化物的移除選擇性及於經研磨的圖案化晶圓上減低的氧化物溝槽淺盤效應。
本發明的STI CMP研磨組合物藉由將作為SiN膜移除速率抑制劑及氧化物溝槽淺盤效應減弱劑的化學添加物引入用於淺溝槽隔離(STI)CMP應用的化學機械研磨(CMP)組合物來提供在寬的pH範圍(包括酸性、中性及鹼性pH條件)下氧化物對於氮化物的高選擇性。
此處所揭示的用於淺溝槽隔離(STI)CMP應用的化學機械研磨(CMP)組合物具有使用塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒及合適的化學添加物作為氧化物溝槽淺盤效應減弱劑及氮化物移除速率抑制劑的獨特組合。
於一態樣中，提供一種STI CMP研磨組合物，其包含：塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒；化學添加物，選自含有一伸乙炔基鍵及至少二個乙氧基化官能基的一有機伸乙炔基分子，該乙氧基化官能基具有終端羥基、在同一分子具有至少二個羥官能基的一有機分子，及其組合所組成的群組；水溶性溶劑；及 視需要地殺生物劑；及pH調節劑；其中該組合物的pH為2至12，較佳為3至10，更佳為4至9，最佳為4.5至7.5。
該塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒包括，但不限於，塗覆氧化鈰的膠態氧化矽、塗覆氧化鈰的高純度膠態氧化矽、塗覆氧化鈰的氧化鋁、塗覆氧化鈰的氧化鈦、塗覆氧化鈰的氧化鋯或任何其他塗覆氧化鈰的無機金屬氧化物顆粒。
該水溶性溶劑包括，但不限於，去離子(DI)水、蒸餾水及醇類有機溶劑。
該化學添加物有兩種類型。
第I組化學添加物包含一有機伸乙炔基分子，其含有一伸乙炔基鍵及至少二個或更多個乙氧基化官能基，該乙氧基化官能基具有終端羥基。
第II組化學添加物包含在同一非離子分子上具有至少二個或更多個羥官能基。
該等化學添加物用作SiN膜移除速率抑制劑及氧化物溝槽淺盤效應減弱劑。
第I組化學添加物包含一有機伸乙炔基分子，其含有一伸乙炔基鍵及至少二個或更多個乙氧基化官能基，該乙氧基化官能基具有終端羥基，係具有一通式分子結構：
Figure 111121818-A0305-02-0007-1
於該通式分子結構中，R1及R2可為相同或不同的，且各自獨立的選自具有直鏈或支鏈的CnH2n+1的烷基；其中n為1至12，較佳的1至10，及更佳的1至6。
q及m對乙氧基化重覆單元可為相同或不同的。
q及m獨立的選自1至100，較佳的3至50，及更佳的5至30。
此類型的化學添加物的一些例子被列於下：
Figure 111121818-A0305-02-0007-2
Figure 111121818-A0305-02-0007-3
Figure 111121818-A0305-02-0007-4
第1組化學添加物的一些例子包括但不限於具有不同的親水性/親脂性平衡(HLB)值(親水性基團對親脂性基團的重量百分比，例如結 構中的親水性部分為環氧乙烷及親脂性部分為環氧丙烷)的非離子型界面活性劑，視該重覆的乙氧基化單元的長度而定。不同的重覆乙氧化單元也會提供在去離子水中的不同的溶解度。
非離子型界面活性劑包含乙氧基化伸乙炔基二醇，例如來自Evonik的乙氧基化伸乙炔基二醇界面活性劑DynolTM型或Surfynol®型的有機界面活性劑被視為及用為第1組化學添加物。
例子有DynolTM 604,DynolTM 607,DynolTM 800,DynolTM 810,Surfynol® FS-85,Surfynol® 104,Surfynol® 465；Surfynol® 485,Surfynol® 5160,Surfynol® PSA366；Surfynol® SE；及Surfynol® SE-F。
DynolTM 607及DynolTM 604包含結構(2)，乙氧化-2,5,8,11-四甲基-6-十二炔基-5,8,-二醇。
於一實例中，第II組化學添加物具有如下所示的分子結構：
Figure 111121818-A0305-02-0008-5
於該通式分子結構(a)中，n係選自2至5000，較佳的3至12，及更佳的4至6。
於該通式分子結構中，R1、R2、及R3可為相同或不同的原子或官能基。
R1、R2、及R3可獨立地選自由氫、CnH2n+1的烷基，其中n為1至12，較佳的1至6，更佳的1至3、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機 羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；R1、R2、及R3中至少二個是氫原子。
於另一實例中，第II組化學添加物具有如下所示的分子結構：
Figure 111121818-A0305-02-0009-6
於此結構中，一個-CHO官能基係位於分子的終端作為終端官能基；n選自2至5000，3至12，較佳的4至7。
R1及R2各自獨立的選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組。
於又另一實例中，第II組化學添加物具有選自至少一個(c)、至少一個(d)、至少一個(e)及其組合所組成群組的一分子結構：
Figure 111121818-A0305-02-0009-7
 (e)
於此等通式分子結構中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14可為相同或不同的原子或官能基。
它們可獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；其中至少二個或更多個是氫原子。
還於另一實例中第II組化學添加物具有至少一個六元環結構為主的醚鍵結於至少一多元醇分子單元，於該分子單元結構中其含有多個羥官能基或至少一多元醇分子單元，於該分子單元結構中其含有多個羥官能基及至少一個六元環多元醇。多元醇為含有多個羥官能基的有機化合物。
此化學添加物的通式分子結構被示於(f)：
Figure 111121818-A0305-02-0010-8
於結構(f)中，R1至R5中的至少一個R為具有(i)所示的一結構的一多元醇分子單元：
Figure 111121818-A0305-02-0010-9
 其中n及m可為相同或不相同，n及m獨立地選自1至5，較佳的1至4，更佳的1至3；R6至R9可為相同或不相同的原子或官能基，R6、R7、R8和R9各自獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；其中至少二個是氫原子；及R1至R5中其它的各自R可獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸或鹽、取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯、有機胺、如式(ii)所示結構的一六元環多元醇及其組合所組成群組：
Figure 111121818-A0305-02-0011-10
 其中式(ii)結構藉由移除式(ii)中的R11至R14中的一個R而通過氧碳鍵結至結構(f)，且R10至R14中其餘的各自獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸或鹽、取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；及其組合。
該通式分子結構(f)的R1至R9的群中具有至少2個、至少4個或至少6個的R為氫原子。於是，該化學添加物於它們的分子結構中含有至少2個、至少4個或至少6個羥官能基。
第II組化學添加物的實例包含麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三醇、核糖醇、D-山梨糖醇、甘露醇、半乳糖醇、艾杜糖醇、D-(-)-果糖、去水 山梨醇、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、內消旋赤藻糖醇、β-乳糖、阿拉伯糖及其組合。較佳的化學添加物為麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三醇、核糖醇、D-山梨糖醇、甘露醇、半乳糖醇、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。更佳的化學添加物為麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三醇、D-山梨糖醇、甘露醇、半乳糖醇、D-(-)-果糖、β-乳糖、及其組合。
於某些實例中，CMP研磨組合物可被製備成兩或更多個組份，於使用時再予以混合。
於另一態樣中，提供一種依淺溝槽隔離(STI)製程使用上述化學機械研磨(CMP)組合物對具有至少一包含二氧化矽的表面的基材進行化學機械研磨(CMP)之方法。
於另一態樣中，提供一種依淺溝槽隔離(STI)製程使用上述化學機械研磨(CMP)組合物對具有至少一包含二氧化矽的表面的基材進行化學機械研磨(CMP)之系統。
該經研磨的氧化膜可為化學氣相沉積(CVD)、電漿強化CVD(PECVD)、高密度沉積CVD(HDP)或旋塗氧化物膜。
以上揭示的基材可進一步包含氮化矽表面。該SiO2：SiN的移除選擇性大於氮化矽大於30，較佳為大於60，更佳為大於100。
在圖案化STI結構整體平坦化時，要考慮的關鍵因素是抑制SiN移除速率及減低氧化物溝槽淺盤效應並且橫過各種尺寸的氧化物溝槽特徵提供更均一的氧化物溝槽淺盤效應。該較低的溝槽氧化物損失將防止相鄰電晶體之間的電流洩漏。橫過晶粒(晶粒內)的不均一溝槽氧化物損失將會影響電晶體性能及裝置製造良率。嚴重的溝槽氧化物損失(高氧化物溝槽淺盤效應)將導致電晶體的隔離不良，從而造成裝置故障。因此，重要的是通過減低STI CMP研磨組合物的氧化物溝槽淺盤效應來減少溝槽氧化物損失。
本發明關於用於淺溝槽隔離(STI)CMP應用的化學機械研磨(CMP)組合物。
更明確地說，所揭示的用於淺溝槽隔離(STI)CMP應用的化學機械研磨(CMP)組合物具有使用塗覆氧化鈰的無機氧化物研磨料顆粒及合適的化學添加物作為氧化物溝槽淺盤效應減弱劑及氮化物抑制劑的獨特組合。
該合適的化學添加物包括，但不限於，含有一伸乙炔基鍵及至少二個乙氧基化官能基的一有機伸乙炔基分子(第I組)，該乙氧基化官能基具有終端羥基、在同一分子具有至少二個羥官能基的一有機分子(第II組)，及其組合所組成的群組。
於該STI CMP研磨組合物中使用該兩組化學添加物提供了優點係：可實現高氧化物膜移除速率、低SiN膜移除速率、高及可調的氧化物：SiN選擇性，更重要的是，提供了可顯著減低氧化物溝槽淺盤效應並改善研磨圖案晶圓時的過度研磨(over polishing)穩定窗口。
於一態樣中，提供一種STI CMP研磨組合物，其包含：塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒； 塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒；化學添加物，選自含有一伸乙炔基鍵及至少二個乙氧基化官能基的一有機伸乙炔基分子，該乙氧基化官能基具有終端羥基、在同一分子具有至少二個羥官能基的一有機分子，及其組合所組成的群組；；一水溶性溶劑；及視需要地殺生物劑；及pH調節劑；其中該組合物的pH為2至12，較佳為3至10，更佳為4至9，最佳為4.5至7.5。
該塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒包括，但不限於，塗覆氧化鈰的膠態氧化矽、塗覆氧化鈰的高純度膠態氧化矽、塗覆氧化鈰的氧化鋁、塗覆氧化鈰的氧化鈦、塗覆氧化鈰的氧化鋯或任何其他塗覆氧化鈰的無機金屬氧化物顆粒。
本文揭示的發明中這些塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒的粒徑介於10nm至1,000nm，較佳的平均粒徑介於20nm至500nm，更佳的平均粒徑尺寸介於50nm到250nm。
這些塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒的濃度介於0.01重量%至20重量%，較佳的濃度介於0.05重量%至10重量%，更佳的濃度介於0.1重量%至5重量%。
該較佳的塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒係塗覆氧化鈰的膠態氧化矽顆粒。
該水溶性溶劑包括，但不限於，去離子(DI)水、蒸餾水及醇類有機溶劑。
較佳的水溶性溶劑係去離子水。
該STI CMP組合物可含有0.0001重量%至0.05重量%；較佳為0.0005重量%至0.025重量%，更佳為0.001重量%至0.01重量%的殺生物劑。
該殺生物劑包括，但不限於，來自Dupont/Dow Chemical Co.的KathonTM、KathonTM CG/ICP II及來自Dupont/Dow Chemical Co.的Bioban。其具有5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮及2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的活性成分。
該STI CMP組合物可含有pH調節劑。
酸性或鹼性pH調節劑皆可用以將該STI研磨組合物調節至最佳pH值。
該pH調節劑包括，但不限於，硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、其他無機或有機酸及其混合物。
pH調節劑也包括鹼性pH調節劑，例如氫化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、有機氫氧化季銨化合物、有機胺及其他可用以將pH朝更鹼性的方向調節的化學試劑。
該STI CMP組合物含有0重量%至1重量%；較佳為0.01重量%至0.5重量%；更佳為0.1重量%至0.25重量%的pH調節劑。
該化學添加物有兩組。
第I組化學添加物包含一含有一伸乙炔基鍵及至少二個乙氧基化官能基的一有機伸乙炔基分子，該乙氧基化官能基具有終端羥基。
更特定的，該第I組化學添加物包含至少一碳-碳三鍵，其具有一直鏈或支鏈烷基鍵結於該互相形成三鍵的碳原子上，並且有乙氧化重覆單元鍵結於該互相形成三鍵的碳原子上，且具有一些羥官能基作為終端官能基。
第II組化學添加物包含在相同的非離子有機分子具有至少二個或更多個羥官能基。
該STI CMP組合物含有0.0001重量%至1.0重量%；較佳為0.0005重量%至0.5重量%；更佳為0.001重量%至0.25重量%；及最佳的0.002重量%至1.0重量%的第I組化學添加物。
該STI CMP組合物含有0.001重量%至2.0重量%；較佳為0.0025重量%至1.0重量%；更佳為0.05重量%至0.5重量%的第II組化學添加物。
化學添加物包含一有機伸乙炔基分子，其含有一伸乙炔基鍵及至少二個乙氧基化官能基，該乙氧基化官能基具有終端羥基，係具有一通式分子結構：
Figure 111121818-A0305-02-0016-11
於該通式分子結構中，R1及R2可為相同或不同的，且各自獨立的選自具有直鏈或支鏈的CnH2n+1的烷基；其中n為1至12，較佳的1至10，及更佳的1至6。
對於乙氧基化官能基，q及m可為相同或不同的。
q及m獨立的選自1至100，較佳的3至50，及更佳的5至30。
此類型的化學添加物的一些例子被列於下：
Figure 111121818-A0305-02-0016-12
Figure 111121818-A0305-02-0017-13
Figure 111121818-A0305-02-0017-14
第1組化學添加物的一些例子包括但不限於具有不同的親水性/親脂性平衡(HLB)值(親水性基團對親脂性基團的重量百分比，例如結構中的親水性部分為環氧乙烷及親脂性部分為環氧丙烷)的非離子型界面活性劑，視該重覆的乙氧基化單元的長度而定。不同的重覆乙氧化單元也會提供在去離子水中的不同的溶解度。
來自Evonik的乙氧基化伸乙炔基二醇界面活性劑DynolTM型或Surfynol®型的有機界面活性劑被視為及用為第1組化學添加物。
DynolTM 607及DynolTM 604包含結構(2)，乙氧化-2,5,8,11-四甲基-6-十二炔基-5,8,-二醇。
於一實例中，第II組化學添加物具有如下所示的分子結構：
Figure 111121818-A0305-02-0017-15
於該通式分子結構(a)中，n係選自2至5000，較佳的3至12，及更佳的4至6。
於該通式分子結構中，R1、R2、及R3可為相同或不同的原子或官能基。
R1、R2、及R3可獨立地選自由氫、CnH2n+1的烷基，其中n為1至12，較佳的1至6，更佳的1至3、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；其中至少二個或更多個，較佳的四個或更多個氫原子。
當R1、R2、及R3皆為氫原子且n大於等於2時，該化學添加物具有至少二個羥官能基。此等化學添加物的一些例子的分子結構被示於下：
Figure 111121818-A0305-02-0018-16
Figure 111121818-A0305-02-0018-17
Figure 111121818-A0305-02-0018-18
Figure 111121818-A0305-02-0019-19
Figure 111121818-A0305-02-0019-21
Figure 111121818-A0305-02-0019-22
於另一實例中，第II組化學添加物具有如下所示的分子結構：
Figure 111121818-A0305-02-0019-23
於此結構中，一個-CHO官能基係位於分子的終端作為終端官能基；n選自2至5000，3至12，較佳的4至7。
R1及R2各自獨立的選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組。
當R1及R2皆為氫及n為3時，該化學添加物為D-阿拉伯糖或L-阿拉伯糖：
Figure 111121818-A0305-02-0020-24
當R1及R2皆為氫及n為4時，該化學添加物為D-甘露糖或L-甘露糖：
Figure 111121818-A0305-02-0020-25
於又另一實例中，第II組化學添加物具有選自至少一個(c)、至少一個(d)、至少一個(e)及其組合所組成群組的一分子結構：
Figure 111121818-A0305-02-0020-26
Figure 111121818-A0305-02-0021-27
於此等通式分子結構中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14可為相同或不同的原子或官能基。
它們可獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；其中至少二個或更多個，較佳的它們中四個或更多個是氫原子。
當R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11,R12,R13，及R14皆為氫原子時，該化學添加物具有至少二個羥官能基。
這些化學添加物的一些例子的分子結構被列於下：
Figure 111121818-A0305-02-0021-28
Figure 111121818-A0305-02-0022-29
Figure 111121818-A0305-02-0022-30
Figure 111121818-A0305-02-0022-31
Figure 111121818-A0305-02-0022-32
Figure 111121818-A0305-02-0023-33
還於另一實例中第II組化學添加物具有至少一個六元環結構為主的醚鍵結於至少一多元醇分子單元，於該分子單元結構中其含有多個羥官能基或至少一多元醇分子單元，於該分子單元結構中其含有多個羥官能基及至少一個六元環多元醇。多元醇為含有多個羥官能基的有機化合物。
該化學添加物它們的分子結構中含有至少2個、至少4個或至少6個羥官能基。
此化學添加物的通式分子結構被示於(f)：
Figure 111121818-A0305-02-0023-34
於結構(f)中，R1至R5中的至少一個R為具有(i)所示的一結構的一多元醇分子單元：
Figure 111121818-A0305-02-0023-35
 其中n及m可為相同或不相同，n及m獨立地選自1至5，較佳的1至4，更佳的1至3；R6至R9可為相同或不相同的原子或官能基；及R1至R5中其它的各自R可獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸或鹽、取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯、有機胺、如式(ii)所示結構的一六元環多元醇及其組合所組成群組：
Figure 111121818-A0305-02-0024-36
 其中式(ii)結構藉由移除式(ii)中的R11至R14中的一個R而通過氧碳鍵結至結構(f)，且R10至R14中其餘的各自獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸或鹽、取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；及其組合。
在該通式分子結構(f)中，至少一個R具有結構(i)，R1至R9中至少兩個，優選四個，更優選六個R是氫原子。
在該通式分子結構(f)中，當僅有一個R，例如R1至R5組中的R5為具有結構(i)且n=2及m=1的一多元醇分子；及R1至R9中其餘的R皆為氫原子時，得到以下的兩個化學添加物：
Figure 111121818-A0305-02-0025-37
Figure 111121818-A0305-02-0025-38
在該通式分子結構(f)中，當一個R，如R5是具有一多元醇分子結構(i)且n=2及m=1；及一個R，如R2，是一個六元環多元醇結構(ii)；結構(ii)藉由移除式(ii)中的R14通過氧碳鍵結至結構(f)；並且R1至R14中的所有其餘R均為氫原子，獲得以下化學添加物：
Figure 111121818-A0305-02-0025-39
第I組化學添加物包含多種DynolTM或Surfynol®型的有機界面活性劑例如DynolTM 604,DynolTM 607,DynolTM 800,DynolTM 810,Surfynol® 104,Surfynol® 486，及Surfynol® 5160等等。
第II組化學添加物包括麥芽糖醇，乳糖醇，麥芽三醇，核糖醇，D-山梨糖醇，甘露醇，半乳糖醇，艾杜糖醇，D-(-)-果糖，去水山梨醇，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，內消旋赤藻糖醇，β-乳糖，阿拉伯糖或其組合。較佳的化學添加物為麥芽糖醇，乳糖醇，麥芽三醇，D-山梨糖醇，甘露醇，半乳糖醇，艾杜糖醇，D-(-)-果糖，蔗糖，核糖，肌醇，葡萄糖，D-(+)-甘露糖，β-乳糖或其組合。更佳的化學添加物為麥芽糖醇，乳糖醇，麥芽三醇，D-山梨糖醇，甘露醇，半乳糖醇，D-(-)-果糖，β-乳糖或其組合。
於某些實例中，CMP研磨組合物可被製備成兩或更多個組份，於使用時再予以混合。
於另一態樣中，提供一種依淺溝槽隔離(STI)製程使用上述化學機械研磨(CMP)組合物對具有至少一包含二氧化矽的表面的基材進行化學機械研磨(CMP)之方法。
於另一態樣中，提供一種依淺溝槽隔離(STI)製程使用上述化學機械研磨(CMP)組合物對具有至少一包含二氧化矽的表面的基材進行化學機械研磨(CMP)之系統。
該經研磨的氧化膜可為化學氣相沉積(CVD)、電漿強化CVD(PECVD)、高密度沉積CVD(HDP)或旋塗氧化物膜。
以上揭示的基材可進一步包含氮化矽表面。該SiO2：SiN的移除選擇性大於氮化矽大於30，較佳為大於60，更佳為大於100。
於另一態樣中，提供一種依淺溝槽隔離(STI)製程使用上述化學機械研磨(CMP)組合物對具有至少一包含二氧化矽的表面的基材進行化學機械研磨(CMP)之方法。該經研磨的氧化膜可為CVD氧化物、PECVD氧化物、高密度氧化物，或旋塗氧化物膜。
提出以下非限制性實施例以進一步舉例說明本發明。
CMP方法
於以下顯示的實施例中，CMP實驗使用以下指定的步驟及實驗條件進行。
詞彙表
組分
塗覆氧化鈰的氧化矽：用作粒徑為約100奈米(nm)的研磨料；此塗覆氧化鈰的氧化矽顆粒的粒徑可介於約20奈米(nm)至500奈米(nm)；塗覆氧化鈰的氧化矽顆粒(具有不同的尺寸)係由日本的JGC公司供應。
化學添加物，例如不同的DynolTM或Surfynol®型的有機界面活性劑由美國賓州艾倫鎮Evonik工業提供；同時麥芽糖醇、D-果糖、半乳糖醇(Dulcitol)、D-山梨糖醇及其他化學原料係由Sigma-Aldrich(密蘇里州聖路易斯市)供應。
TEOS：原矽酸四乙酯
研磨墊：由DOW公司供應的研磨墊，於CMP期間使用IC1010及其他研磨墊
參數
通則
A或Å：埃-長度的單位
BP：背壓，以psi單位表示
CMP：化學機械平坦化=化學機械研磨
CS：載具速度
DF：下壓力：CMP期間施加的壓力，單位psi
min：分鐘
ml：毫升
mV：毫伏特
psi：每平方吋磅數
PS：研磨設備的壓盤轉動速度或工作台速度，以rpm(每分鐘轉數)表示
SF：組合物流量，ml/min
重量%：(列示成分的)重量百分比
TEOS：SiN選擇性：(TEOS的移除速率)/(SiN的移除速率)
HDP：高密度電漿沉積的TEOS
TEOS或HDP移除速率：於指定的向下壓力下測得的TEOS或HDP移除速率。於以上列出的實施例中，該CMP設備的向下壓力為2.0、3.0或4.0psi。
SiN移除速率：於指定的向下壓力下測得的SiN移除速率。於列出的實施例中，該CMP設備的向下壓力為3.0psi。
氧化矽：氮化矽移除選擇性(或TEOS：SiN選擇性)：(TEOS移除速率)/(SiN移除速率)。
方法
膜用20565 Alves Dr.,Cupertino,CA,95014的Creative Design Engineering公司所製造的168型ResMap CDE來測量。該ResMap設備係四點探針薄層電阻設備。在5mm邊緣排除處對膜進行四十九點直徑掃描。
CMP設備
所使用的CMP設備係200mm Mirra或300mm Reflexion，由加州，聖塔克拉拉，95054，Bowers大道3050號的Applied Materials公司製造。在進行空白及圖案化晶圓研究用的壓盤1上使用由德拉瓦州，紐瓦克市，451 Bellevue路，DOW公司供應的IC 1000研磨墊。
該IC1010墊或其他墊藉由於7磅下壓力下在調節器上調節該墊18分鐘而磨合(broken in)。為了驗證該設備設定及該墊磨合，使用由Versum Materials公司供應的Versum® STI2305組合物於基準條件下研磨二鎢監視器及二TEOS監視器。
晶圓
使用PECVD或LECVD或HD TEOS晶圓進行研磨實驗。這些空白片係由加州，聖塔克拉拉95054，Kifer路2985號的Silicon Valley Microelectronics公司購得。
研磨實驗
在空白晶圓研究中，在基準條件下研磨氧化物空白晶圓及SiN空白晶圓。該設備基準條件為：工作台速度；87rpm，壓頭速度：93rpm，膜壓力：2.0psi或3.0psi DF，組合物流量：200ml/min。測試所使用的研磨墊為由DOW化學公司所供應的IK4250UH墊。
去離子水被用作為工作實施例中的組合物的溶劑。
該組合物係用於由加州，聖塔克拉拉95054，Scott大道2920號SWK Associates公司供應的圖案化晶圓(MIT860)的研磨實驗。這些晶圓係 於Veeco VX300剖面測勘儀(profiler)/AFM儀器上測量。3種不同尺寸的間距結構係用於氧化物淺盤效應測量。該晶圓係於中心、中間及邊緣晶粒位置測量。
工作實施例
在以下的工作實施例中，所有的STI研磨組合物非常低濃度的介於0.0001重量%至0.05重量%的殺生物劑及去離子水。
使用參考物(0.2重量%的塗覆氧化鈰的氧化矽、0.0001重量%至0.05重量%的殺生物劑及去離子水)及0.0025重量%的至0.015重量%所揭示的化學添加物製備工作研磨組合物。
實施例1
在實施例1中，該使用於氧化物研磨的研磨組合物係顯示在表1中。
在全部組合物中，使用0.2重量%塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子、非常低濃度的抗微生物劑及DI水。全部組合物皆具有相同約5.35的pH值。
在測試樣品中，麥芽糖醇係以0.28重量%使用，及Surfynol® PSA336或Surfynol® FS-85各別以0.05重量%或0.012重量%使用。
測試對不同膜的移除速率(RR，以埃/分鐘計)。觀察化學添加物在膜移除速率及TEOS：SiN膜選擇性上之效應且列在表1中。
Figure 111121818-A0305-02-0030-40
所使用的研磨步驟條件係：Dow的IK4250UH墊、在3.0psi DF下，且檯/頭速度係87/93rpm及離位調理。
如顯示在表1中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物有效地抑制SiN膜移除速率。TEOS：SiN選擇性增加。
特別是，在該研磨組合物中加入濃度0.012重量%的Surfynol® FS-85不僅抑制SiN膜移除速率約49%，而且TEOS：SiN選擇性亦自78：1增加至142：1。
實施例2
在實施例2中，該使用於研磨的研磨組合物係顯示在表2中。
在全部組合物中，使用0.2重量%塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子、非常低濃度的抗微生物劑及DI水。全部組合物皆具有相同約5.35的pH值。
在測試樣品中，各別使用0.05重量%或0.012重量%的Surfynol®型式界面活性劑。
測試化學添加物在氧化物溝槽化淺盤對不同過度研磨時間上之效應，結果列在表2中。
Figure 111121818-A0305-02-0031-41
如顯示在表2中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入Surfynol® FX-85或Surfynol® PSA336作為化學添加物會降低氧化物溝槽淺盤對不同過度研磨時間。
使用於圖形化研磨的研磨條件係：Dow的IK4250UH墊、使用2.0psi向下力量，且檯/頭速度係87/93rpm及離位調理。
測試化學添加物在氧化物溝槽化損失速率(埃/秒)上的效應，結果列在表3中。
如顯示在表3中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入Surfynol® FX-85或Surfynol® PSA336作為第二化學添加物將跨越不同尺寸的氧化物溝槽構形降低氧化物溝槽損失速率。
Figure 111121818-A0305-02-0032-42
測試化學添加物在不同尺寸的圖形化構形上之SiN損失速率(埃/分鐘)上的效應，結果列在表4中。
Figure 111121818-A0305-02-0032-43
如顯示在表4中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入Surfynol® FX-85或Surfynol® PSA336作為第二化學添加物能跨越不同尺寸的圖形化構形降低SiN損失速率。
測試化學添加物作為該添加劑在氧化物溝槽化淺盤速率(埃/秒)上的效應，結果列在表5中。
如顯示在表5中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入Surfynol® FS-85或Surfynol® PSA336作為第二化學添加物能跨越不同尺寸的氧化物溝槽構形降低氧化物溝槽淺盤速率。
Figure 111121818-A0305-02-0033-44
實施例3
在實施例3中，使用於研磨的研磨組合物係顯示在表6中。
在全部組合物中，使用0.2重量%塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子、非常低濃度的抗微生物劑及DI水。全部組合物皆具有相同約5.35的pH值。
Figure 111121818-A0305-02-0034-45
在測試樣品中，麥芽糖醇係以0.28重量%使用，及Surfynol® FS-85各別以0.006重量%、0.012重量%或0.024重量%使用。
該研磨組件及條件係：Dow的IK4250UH研磨墊、2.0psi DF、離位調理及87/93rpm的檯/頭速度。
測試對不同膜的移除速率(RR，以埃/分鐘計)。觀察不同濃度的化學添加物Surfynol® FS-85在膜移除速率及TEOS：SiN選擇性上之效應及列在表6中。
如顯示在表6中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入三種不同濃度的Surfynol® FS-85作為第1組化學添加物皆會抑制SiN膜移除速率及增加TEOS：SiN選擇性。
實施例4
在實施例4中，使用於研磨的研磨組合物係顯示在表7中。
在全部組合物中，使用0.2重量%塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子、非常低濃度的抗微生物劑及DI水。全部組合物皆具有相同約5.35的pH值。
Figure 111121818-A0305-02-0035-46
在測試樣品中，麥芽糖醇係以0.28重量%使用，及Surfynol® FS-85各別以0.006重量%、或0.012重量%、或0.024重量%使用。
該研磨組件及條件係：Dow的IK4250UH研磨墊、2.0psi DF、離位調理及87/93rpm的檯/頭速度。
測試不同濃度的Surfynol®型式界面活性劑在氧化物溝槽化淺盤對不同過度研磨時間上之效應，結果列在表7中。
如顯示在表7中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入不同濃度的第二化學添加物Surfynol® FS-85能跨越不同尺寸的構形進一步降低氧化物溝槽淺盤及改良過度研磨窗口穩定性。
測試Surfynol® FS-85添加劑濃度在氧化物溝槽化損失速率(埃/秒)上的效應，結果列在表8中。
Figure 111121818-A0305-02-0036-47
如顯示在表8中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入三種不同濃度的Surfynol® FX-85作為第I組化學添加物皆能跨越不同尺寸的氧化物溝槽構形降低氧化物溝槽損失速率。
使用於圖形化研磨的研磨條件：Dow的IK4250UH墊、使用2.0psi向下力量，且檯/頭速度係87/93rpm及離位調理。
測試Surfynol® FS-85濃度在不同尺寸的圖形化構形上之SiN損失速率(埃/秒)上的效應，結果列在表9中。
Figure 111121818-A0305-02-0036-48
如顯示在表9中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入三種不同濃度的Surfynol® FX-85作為化學添加物皆能跨越不同尺寸的圖形化構形降低SiN損失速率。
測試Surfynol® FS-85濃度在氧化物溝槽化淺盤速率(埃/秒)上的效應，結果列在表10中。
如顯示在表10中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入三種不同濃度的Surfynol® FS-85作為化學添加物皆能跨越不同尺寸的氧化物溝槽構形降低氧化物溝槽淺盤速率。
Figure 111121818-A0305-02-0037-49
如顯示在表10中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入三種不同濃度的Surfynol® FS-85作為化學添加物皆能跨越不同尺寸的氧化物溝槽構形降低氧化物溝槽淺盤速率。
實施例5
在實施例5中，使用於研磨的研磨組合物及二種不同向下研磨力量係顯示在表11中。
在全部組合物中，使用0.2重量%塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子、非常低濃度的抗微生物劑及DI水。全部組合物皆具有相同約5.35的pH值。
在測試樣品中，麥芽糖醇係以0.28重量%使用，及Surfynol® FS-85各別以0.012重量%使用。
測試二種不同向下力量(2.0psi或3.0psi)在不同膜上的移除速率(RR，以埃/分鐘計)。觀察雙化學添加物在膜移除速率及TEOS：SiN選擇性上的效應及列在表11中。
該研磨組件及條件係：Dow的IK4250UH研磨墊、2.0psi DF或3.0psi DF、離位調理及87/93rpm檯/頭速度。
Figure 111121818-A0305-02-0038-50
如顯示在表11中的結果，使用相同的雙化學添加物濃度，於不同的向下研磨力量(DF)條件下，PECVD或LPCVD SiN膜移除速率在二者向下力量研磨條件下皆被抑制。TEOS：PECVD SiN選擇性明顯增加，及3.0psi DF提供比在2.0psi DF下有更大的增加。
觀察雙化學添加物在相同濃度及不同向下力量條件下於氧化物溝槽淺盤上的效應及列在表12中。
該研磨組件及條件係：Dow的IK4250UH研磨墊、2.0psi DF或3.0psi DF、離位調理及87/93rpm檯/頭速度。
如顯示在表12中的結果，多種尺寸構形的氧化物溝槽淺盤皆在二者向下力量研磨條件下降低。同樣地，該過度研磨窗口穩定性在使用雙化學添加物及3.0psi DF或2.0psi DF下係經改良。
Figure 111121818-A0305-02-0039-51
亦使用多種Surfynol®基底的界面活性劑進行更多研磨測試。
Surfynol®型式添加劑在膜移除速率及TEOS：SiN選擇性上的效應係列在表13中。
使用Dow的IK4250UH墊、使用2.0psi DF及87/93rpm檯/頭速度進行研磨測試。
Figure 111121818-A0305-02-0040-52
如顯示在表13中的結果，使用相同濃度的不同Surfynol®化學添加物，大部分的Surfynol®化學添加物之TEOS：SiN選擇性增加。
觀察多種相同濃度的Surfynol®界面活性劑作為化學添加物在不同尺寸構形之氧化物溝槽淺盤對不同過度研磨時間上的效應及列在表14中。
Figure 111121818-A0305-02-0041-53
該研磨組件及條件係：Dow的IK4250UH研磨墊、2.0psi DF、離位調理及87/93rpm檯/頭速度。
如顯示在表14中的結果，使用相同濃度的不同Surfynol®化學添加物，大部分Surfynol®化學添加物會將多種尺寸構形之氧化物溝槽淺盤降低至某一程度。
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15中。
在全部組合物中，使用0.2重量%塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子、非常低濃度的抗微生物劑及DI水。全部組合物皆具有相同約5.35的pH值。
在測試樣品中，D-山梨糖醇係以0.15重量%使用及DynolTM 607係以0.05重量%使用。
使用Dow的IC1010墊及在施加3.1psi向下力量下測試對不同膜的移除速率(RR，以埃/分鐘計)。
觀察雙化學添加物在膜移除速率及TEOS：SiN膜選擇性上的效應及列在表15中。
Figure 111121818-A0305-02-0042-54
如顯示在表15中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入DynolTM基底的界面活性劑分子有效地抑制SiN膜移除速率。TEOS：SiN選擇性增加。
測試雙化學添加物在氧化物溝槽化淺盤對不同過度研磨時間上的效應，結果列在表16中。
如顯示在表16中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入DynolTM 607作為化學添加物提供非常低的氧化物溝槽淺盤對不同過度研磨時間。
Figure 111121818-A0305-02-0043-55
測試雙化學添加物在不同尺寸的圖形化構形上之SiN損失速率(埃/秒)上的效應，結果列在表17中。
Figure 111121818-A0305-02-0043-56
如顯示在表17中的結果，於該研磨組合物中使用雙化學添加物，即，加入DynolTM 607作為化學添加物能跨越不同尺寸的圖形化構形降低SiN損失速率。
實施例7
在實施例7中，該使用於氧化物研磨的研磨組合物係顯示在表18中。全部組合物皆具有0.4重量%塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子、非常低濃度的抗微生物劑及DI水。全部研磨組合物皆具有相同約5.35的pH值。
在測試樣品中，D-山梨糖醇係以0.275重量%使用及DynolTM 607係以0.01重量%使用。
使用Dow的IC1010墊及在施加3.1psi向下力量下測試對不同膜的移除速率(RR，以埃/分鐘計)。觀察化學添加物在膜移除速率及TEOS：SiN膜選擇性上之效應及列在表18中。
Figure 111121818-A0305-02-0044-57
當在該研磨組合物中單獨使用DynolTM 607時，獲得約9：1的低TEOS：SiN選擇性。
當在該研磨組合物中單獨使用D-山梨糖醇時，獲得約44：1的TEOS：SiN選擇性。
當該研磨組合物具有D-山梨糖醇與DynolTM 607之組合，即，雙化學添加物時，TEOS：SiN移除選擇性未預期地增加至78：1。
測試化學添加物在氧化物溝槽化淺盤對不同過度研磨時間上的效應，結果列在表19中。
Figure 111121818-A0305-02-0044-58
如顯示在表19中的結果，於60秒及120秒過度研磨時間條件下，比起自各別使用DynolTM 607或D-山梨糖醇任一種作為唯一化學添加物的研磨組合物所獲得的那些氧化物溝槽淺盤，該包括DynolTM 607及D-山梨糖醇二者作為雙化學添加物之研磨組合物遍及二種測試的氧化物溝槽構形提供較低的氧化物溝槽淺盤。
亦顯示在表19中，於該研磨組合物中加入DynolTM 607及D-山梨糖醇作為雙化學添加物提供非常低的氧化物溝槽淺盤對不同過度研磨時間，及遍及不同的圖形化構形對過度研磨時間顯示出明顯的氧化物溝槽淺盤降低。
測試化學添加物在不同尺寸的圖形化構形上之SiN損失速率(埃/秒)上的效應，結果列在表20中。
Figure 111121818-A0305-02-0045-59
如顯示在表20中的結果，於該研磨組合物中加入雙化學添加物能跨越不同尺寸的圖形化構形明顯降低SiN損失速率。
測試化學添加物在不同尺寸的圖形化構形上之氧化物溝槽損失速率(埃/秒)上的效應，結果列在表21中。
如顯示在表21中的結果，於該研磨組合物中加入雙化學添加物能跨越不同尺寸的圖形化構形明顯降低氧化物溝槽損失速率。
Figure 111121818-A0305-02-0046-60
測試化學添加物在不同尺寸的圖形化構形上之氧化物溝槽淺盤速率(埃/秒)上的效應，結果列在表22中。
Figure 111121818-A0305-02-0046-61
如顯示在表22中的結果，於該研磨組合物中加入雙化學添加物能跨越不同尺寸的圖形化構形明顯降低氧化物溝槽淺盤速率。
實施例8
在實施例8中，該使用於氧化物研磨的研磨組合物係顯示在表23中。在全部組合物中，使用0.2重量%塗佈二氧化鈰的二氧化矽粒子、非常低濃度的抗微生物劑及DI水。全部組合物皆具有相同約5.35的pH值。
在測試樣品中，麥芽糖醇係以0.28重量%使用及Surfynol® FS-85係以0.012重量%使用。
測試使用Dow的IC1010墊及在施加3.1psi向下力量下對不同膜的移除速率(RR，以埃/分鐘計)。觀察化學添加物麥芽糖醇/或Surfynol® FS-85或麥芽糖醇加上Surfynol® FS-85在膜移除速率及TEOS：SiN膜選擇性上的效應及列在表23中。
Figure 111121818-A0305-02-0047-62
如顯示在表23中的結果，與當在該研磨組合物中各別使用Surfynol® FS-85或麥芽糖醇作為單一化學添加物時所獲得的SiN膜移除速率比較，當在該研磨組合物中一起使用Surfynol® FS-85界面活性劑與麥芽糖醇時，該研磨組合物有效地抑制SiN膜移除速率。當使用Surfynol® FS-85及麥芽糖醇二者作為雙化學添加物時，TEOS：SiN選擇性增加。
特別是，當在該研磨組合物中一起使用Surfynol® FS-85與麥芽糖醇二者作為雙化學添加物時，TEOS：SiN選擇性自單獨使用麥芽糖醇時的24：1或單獨使用Surfynol® FS-85時的8：1增加至73：1。
測試Surfynol® FS-85及麥芽糖醇在氧化物溝槽化淺盤對不同過度研磨時間上的效應，結果列在表24中。
Figure 111121818-A0305-02-0048-63
如顯示在表24中的結果，於相同研磨組合物中加入Surfynol® FS-85及麥芽糖醇作為雙化學添加物提供非常低的氧化物溝槽淺盤對不同過度研磨時間，及遍及不同的圖形化構形對過度研磨時間顯示出明顯氧化物溝槽淺盤降低。
在60秒或120秒過度研磨時間條件下，比起自各別使用Surfynol® FS-85或麥芽糖醇任一種作為唯一化學添加物之研磨組合物所獲得的那些氧化物溝槽淺盤，包括Surfynol® FS-85及麥芽糖醇二者作為雙化學添加物的研磨組合物遍及二種測試的氧化物溝槽構形提供更低的氧化物溝槽淺盤。
測試Surfynol® FS-85界面活性劑及麥芽糖醇在不同尺寸的圖形化構形上之SiN損失速率(埃/秒)上的效應，結果列在表25中。
如顯示在表25中的結果，於相同研磨組合物中加入Surfynol® FS-85及麥芽糖醇作為雙化學添加物能跨越不同尺寸的圖形化構形明顯降低SiN損失速率，及比起在該研磨組合物中各別使用Surfynol® FS-85或麥芽糖醇任一種作為唯一化學添加物的研磨組合物所獲得之那些SiN損失速率，其遍及二種測試的圖形化構形提供更低的SiN損失速率。
Figure 111121818-A0305-02-0049-64
測試Surfynol® FS-85界面活性劑及麥芽糖醇在不同尺寸的圖形化構形上之氧化物溝槽損失速率(埃/秒)上的效應，結果列在表26中。
Figure 111121818-A0305-02-0049-65
如顯示在表26中的結果，於相同研磨組合物中加入Surfynol® FS-85及麥芽糖醇作為雙化學添加物能跨越不同尺寸的圖形化構形明顯降低氧化物溝槽損失速率，及比起自在該研磨組合物中各別使用Surfynol® FS-85或麥芽糖醇任一種作為唯一化學添加物的研磨組合物所獲得之那些氧化物溝槽損失速率，其遍及二種測試的圖形化構形提供更低的氧化物溝槽損失速率。
測試Surfynol® FS-85界面活性劑及麥芽糖醇在不同尺寸的圖形化構形上之氧化物溝槽淺盤速率(埃/秒)上的效應，結果列在表27中。
如顯示在表27中的結果，於相同研磨組合物中加入Surfynol® FS-85及麥芽糖醇作為雙化學添加物能跨越不同尺寸的圖形化構形明顯降低氧 化物溝槽淺盤速率，及比起自各別使用Surfynol® FS-85或麥芽糖醇任一種作為唯一化學添加物的研磨組合物所獲得之那些氧化物溝槽淺盤速率，其遍及二種測試的圖形化構形提供較低的氧化物溝槽淺盤速率。
Figure 111121818-A0305-02-0050-66
該等操作實施例已闡明在該研磨組合物中使用第I組及第II組二者作為雙化學添加物，TEOS：SiN移除選擇性大大增加。再者，遍及所測試的圖形化構形，其氧化物溝槽淺盤速率、氧化物溝槽損失速率及SiN損失速率大大降低。
上文列出的本發明的實施例，包括工作實例在內，例示眾多可由本發明完成的具體實例。預期該方法的許多其他配置皆可使用，並且該方法中使用的材料可從已明確揭示者以外的許多材料中選出。

Claims (8)

  1. 一種化學機械研磨組合物，其包含：塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒；含有一伸乙炔基鍵及至少二個乙氧基化官能基的一有機伸乙炔基分子，該乙氧基化官能基具有終端羥基；一有機分子，其在同一分子具有至少二個羥官能基；水溶性溶劑；及視需要地殺生物劑；pH調節劑；其中該組合物的pH為4至9，及該有機伸乙炔基分子具有一通式分子結構：
    Figure 111121818-A0305-02-0051-67
     其中R1及R2各自獨立的選自具有直鏈或支鏈的CnH2n+1的烷基；其中n為1至10；q及m獨立的選自1至100；及該有機分子，其在同一分子具有至少二個羥官能基，係具有一選自下列所組成的群組的一通式分子結構：(1)
    Figure 111121818-A0305-02-0051-68
     其中n選自3至12，R1、R2、及R3各自獨立的選自氫、CmH2m+1的烷基，其中m為1至10、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；R1、R2、及R3中至少二個是氫原子；(2)
    Figure 111121818-A0305-02-0052-69
     其中一個-CHO官能基係位於分子的終端作為終端官能基；n選自3至12，R1及R2各自獨立的選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；(3)
    Figure 111121818-A0305-02-0052-70
    Figure 111121818-A0305-02-0053-71
     其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14各自獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；其中至少二個是氫原子；(4)
    Figure 111121818-A0305-02-0053-72
     其中R1、R2、R3、R4及R5中的至少一個為具有一結構(i)的多元醇分子單元：
    Figure 111121818-A0305-02-0053-73
     其中n及m獨立地選自1至5；R6、R7、R8和R9各自獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸、取代的有機磺酸鹽、取代的有機羧酸、取代的有機羧酸鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；其中至少二個是氫原子；及R1、R2、R3、R4及R5中其它的各自的獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸或鹽、取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯、有機胺、如式(ii)所示結構的一六元環多元醇及其組合所組成群組；
    Figure 111121818-A0305-02-0054-74
     其中式(ii)結構藉由移除式(ii)中的R11至R14中的一個R而通過氧碳鍵結至結構(f)，且R10至R14中其餘的各自獨立地選自氫、烷基、烷氧基、具有一個或多個羥基的有機基團、取代的有機磺酸或鹽、取代的有機羧酸或鹽、有機羧酸酯、有機胺及其組合所組成群組；及其組合。
  2. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨組合物，其中該塗覆氧化鈰的無機氧化物顆粒係選自由以下所組成的群組：塗覆氧化鈰的膠態氧化矽、塗覆氧化鈰的高純度膠態氧化矽、塗覆氧化鈰的氧化鋁、塗覆氧化鈰的氧化鈦、塗覆氧化鈰的氧化鋯顆粒及其組合；該水溶性溶劑係選自由去離子(DI)水、蒸餾水及醇類有機溶劑所組成的群組； 該殺生物劑包含選自5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮及2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮所組成的群組的活性成分；及該pH調節劑，其於酸性pH條件下係選自由硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、其他無機或有機酸及其混合物所組成的群組；或於鹼性pH條件下係選自由氫化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、有機氫氧化季銨化合物、有機胺及其組合所組成的群組。
  3. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨組合物，其中該有機伸乙炔基分子係包含選自下列所組成的群組的一結構：
    Figure 111121818-A0305-02-0055-75
    Figure 111121818-A0305-02-0055-76
    Figure 111121818-A0305-02-0055-77
     及其組合。
  4. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨組合物，其中該有機伸乙炔基分子係包含非離子型界面活性劑，該非離子型界面活性劑包含乙氧基化伸乙炔基二醇；及 該有機分子，其在同一分子具有至少二個羥官能基，係選自下列所組成的群組：麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三醇、核糖醇、D-山梨糖醇、甘露醇、半乳糖醇、艾杜糖醇、D-(-)-果糖、去水山梨醇、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、內消旋赤藻糖醇、β-乳糖及其組合。
  5. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨組合物，其中該有機伸乙炔基分子係包含非離子型界面活性劑，該非離子型界面活性劑包含乙氧基化伸乙炔基二醇；及該有機分子，其在同一分子具有至少二個羥官能基，係選自下列所組成的群組：麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三醇、D-山梨糖醇、甘露醇、半乳糖醇、D-(-)-果糖、β-乳糖、及其組合。
  6. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨組合物，其中該組合物包含塗覆氧化鈰的膠態氧化矽顆粒、該包含乙氧基化伸乙炔基二醇的非離子型界面活性劑；選自麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三醇、D-山梨糖醇、甘露醇、半乳糖醇、D-(-)-果糖、β-乳糖、及其組合所組成群組之一者；及水。
  7. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨組合物，其中該組合物包含塗覆氧化鈰的膠態氧化矽顆粒、0.001重量%至0.25重量%的該包含乙氧基化伸乙炔基二醇的非離子型界面活性劑；0.0025重量%至1.0重量%的選自麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三醇、D-山梨糖醇、甘露醇、半乳糖醇、D-(-)-果糖、β-乳糖、及其組合所組成群組之一者；及水。
  8. 如申請專利範圍第1項之化學機械研磨組合物，其中該組合物包含塗覆氧化鈰的膠態氧化矽顆粒、0.002重量%至0.15重量%的該包含乙氧基化伸乙炔基二醇的非離子型界面活性劑；0.005重量%至0.5重量%的選自麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三醇、D-山梨糖醇、甘露醇、半乳糖醇、D-(-)-果糖、β-乳 糖、及其組合所組成群組之一者；及水；其中該組合物具有4.5至7.5的一pH值。
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