TW202319494A - 用於淺溝隔離的化學機械平坦化研磨 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示淺溝隔離(STI)化學機械平面化(CMP)研磨組合物、方法及系統，除了抑制的多晶矽移除速率以外，其也提供高且可調的氧化物：SiN和氧化物：多晶矽移除選擇性及於不同pH條件下的低氧化物溝槽淺盤效應。該研磨組合物包含研磨粒例如煅燒的二氧化鈰及至少二，較佳地至少三化學添加物。該添加物係(1)化學製品例如右旋甘露糖、左旋甘露糖、核糖醇(右旋核糖醇)、木糖醇、內消旋赤藻糖醇、右旋山梨糖醇、甘露糖醇、半乳糖醇、艾杜糖醇、麥芽糖醇、果糖、脫水山梨糖醇、蔗糖、右旋核糖、肌醇及葡萄糖；(2)聚丙烯酸或聚丙烯酸酯及其銨鹽、鉀鹽或鈉鹽；及(3)具有不同分子量分佈的聚乙二醇(PEG)作為膜選擇性調節及氧化物溝槽淺盤效應降低添加物。

Description

用於淺溝隔離的化學機械平坦化研磨
相關申請案的相互參照
本案請求2021年10月5日申請的美國臨時申請案第63/252,425號之優先權，在此以引用的方式將其全文併入本文。
本發明關於用於淺溝隔離(STI)製程的化學機械平坦化(CMP)。
在微電子裝置的製造中，涉及的重要步驟是研磨，尤其是用於化學機械研磨的表面以便回收選定的材料及/或使結構平坦化。
舉例來說，將SiN層沉積在SiO 2層下面以用作研磨停止層(polish stop)。此研磨停止層的作用在淺溝隔離(STI)結構中特別重要。將選擇性的特徵表示為該氧化物研磨速率與該氮化物研磨速率之比率。實例是與氮化矽(SiN)相比，二氧化矽(SiO 2)的研磨選擇性提高了。
在圖案化的STI結構的整體平坦化中，降低氧化物溝槽淺盤效應是要考慮的關鍵因素。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。跨晶粒(晶粒內(within Die))的不均勻溝槽氧化物損失將影響電晶體性能及裝置製造生產率。嚴重的溝槽氧化物損失(高氧化物溝槽淺盤效應)將導致電晶體隔離不良，從而導致裝置故障。因此，重要的是藉由降低STI CMP研磨組合物中的氧化物溝槽淺盤效應來降低溝槽氧化物損失。
美國專利第6,491,943號揭示用於淺溝隔離(STI)研磨應用的研磨組合物，該組合物含有二氧化鈰或二氧化鈦顆粒及α-胺基酸的研磨粒。該報導的實例僅列出氧化物及SiN移除速率及氧化物：SiN 選擇性，但是在任何列出的實例中皆沒有淺盤化數據。
美國專利第8,409,990號揭示使用二氧化鈰顆粒作為研磨料及香草酸或脯胺酸或異丙醇作為用於淺溝隔離(STI)研磨應用的化學添加物的研磨組合物。該報導的實例僅列出氧化物移除速率，但是在任何列出的實例中根本沒有列出SiN移除速率及淺盤化數據。
美國專利申請案第20130248756A1號教導一種研磨組合物，其包含： 作為研磨料的二氧化鈰顆粒，兩性非離子表面活性劑，其中該兩性非離子表面活性劑係選自由水溶性線性聚氧化烯嵌段聚合物、水溶性支鏈聚氧化烯嵌段共聚物、水分散型線性聚氧化烯嵌段聚合物及水分散型支鏈聚氧化烯嵌段共聚物所組成的群組。該報導的實例中列出高選擇性的氧化物：多晶矽，但是一般而言該報導的SiN移除速率仍然高於300Å/min並且在任何列出的實例中皆沒有淺盤化數據。
美國專利第6,616,514號揭示一種用於藉由化學機械研磨優先於氮化矽從物品表面移除第一物質的化學機械研磨漿。根據該發明的化學機械研磨漿包括研磨料、水性介質及不解離質子之有機多元醇，前述有機多元醇包括具有至少三在水性介質中不可解離的羥基之化合物，或由至少一具有至少三在水性介質中不可離解的羥基的單體形成的聚合物。
美國專利申請案US20160160083A1教導使用二氧化鈰顆粒作為研磨料及具有羧酸或磷酸官能基的陰離子聚合物作為添加物或使用一些用於STI CMP應用的多羥基有機化合物作為添加物之研磨組合物。在該報導的實例中，報導了氧化物、SiN、多晶矽移除速率及其相關的選擇性，但是在任何列出的實例中皆沒有報導淺盤化數據。
美國專利申請案第20190093051 A1號教導一種用於對待研磨的研磨物體進行表面處理的表面處理組合物，其係於用包括二氧化鈰、具有羧基或其鹽的聚合物添加物或多價羥基化合物之研磨組合物研磨後獲得。在該報導的實例中，沒有報導氧化物、SiN、多晶矽移除速率及其相關的選擇性，並且在任何列出的實例中皆沒有報導淺盤化數據。
然而，那些先前揭示的淺溝隔離(STI)研磨組合物並未提出使氧化物溝槽淺盤效應降低的重要性。
從前述內容應當輕易顯而易見的是，在本領域內仍需要化學機械研磨的組合物、方法及系統，該組合物、方法及系統能在STI化學和機械研磨(CMP)製程中提供降低的氧化物溝槽淺盤效應及改善的過度研磨窗口穩定性(over-polishing window stability)，除此之外還有高二氧化矽移除速率及二氧化矽對氮化矽的高選擇性。
本發明藉由提供用於淺溝隔離(STI) CMP應用的化學機械研磨(CMP)組合物滿足此需求。該組合物藉由引入三化學添加物作為酸性、中性及鹼性pH條件中的氧化物溝槽淺盤效應降低添加物提供降低的氧化物溝槽淺盤效應及改善的過度研磨窗口穩定性。
該經揭示用於淺溝隔離(STI) CMP應用的化學機械研磨(CMP)組合物具有使用無機氧化物顆粒及適當化學添加物作為氧化物溝槽淺盤效應降低添加物的的獨特組合。
更明確地說，本發明提供使用三不同化學添加物的組合來抑制SiN同時抑制多晶矽移除速率的STI CMP組合物，從而提供氧化物：SiN或氧化物：多晶矽的合宜高移除選擇性，同時提供降低的氧化物溝槽淺盤效應。
在一態樣中，提供一種STI CMP研磨組合物，其包含： 研磨粒； 至少二，較佳地至少三不同的化學添加物； 溶劑；及 視需要地 殺生物劑；及 pH調節劑； 其中 該組合物具有2至12，較佳地3至10，更佳地4至9的pH。
該研磨粒包括，但不限於無機氧化物顆粒、金屬氧化物塗覆的無機氧化物顆粒、有機聚合物顆粒、金屬氧化物塗覆的有機聚合物顆粒、表面改質的無機氧化物顆粒及其組合。
該無機氧化物顆粒包括但不限於二氧化鈰、煅燒的二氧化鈰、膠態二氧化矽、高純度膠態二氧化矽、發煙二氧化矽、膠態二氧化鈰、氧化鋁、二氧化鈦及氧化鋯顆粒。
煅燒的二氧化鈰顆粒之實例為由研磨製程製造的煅燒的二氧化鈰顆粒。
該金屬氧化物塗覆的無機氧化物顆粒包括但不限於該二氧化鈰塗覆的無機氧化物顆粒，例如，二氧化鈰塗覆的膠態二氧化矽、二氧化鈰塗覆的高純膠態二氧化矽、二氧化鈰塗覆的氧化鋁、二氧化鈰塗覆的二氧化鈦、二氧化鈰塗層氧化鋯及任何其他二氧化鈰塗層無機氧化物顆粒。
該有機聚合物顆粒包括，但不限於，聚苯乙烯顆粒、聚胺酯顆粒、聚丙烯酸酯顆粒及任何其他有機聚合物顆粒。
該金屬氧化物塗覆的有機聚合物顆粒包括，但不限於，二氧化鈰塗覆的有機聚合物顆粒及氧化鋯塗覆的有機聚合物顆粒。
該表面改質的無機氧化物顆粒包括，但不限於， SiO 2-R-NH 2及-SiO-R-SO 3M；其中R可為舉例來說，(CH 2) n基團，其中n介於1至12，並且M可為舉例來說，鈉、鉀或銨。此表面化學改質的二氧化矽顆粒的實例包括，但不限於，來自Fuso Chemical公司的Fuso PL-2C。
該無機氧化物顆粒的粒徑介於10 nm至500 nm，較佳的粒徑介於20 nm至300 nm，更佳的粒徑介於50 nm至250 nm。
較佳的研磨粒為煅燒的二氧化鈰。
該溶劑包括但不限於去離子(DI)水、蒸餾水及醇溶劑。
該組合中的至少二，較佳地至少三不同化學添加物共同作用以降低氧化物溝槽淺盤效應並且抑制多晶矽移除速率，從而提高該氧化物相對於多晶矽的移除選擇性。
第一類化學添加物包括於其分子結構中含有至少二或更多，較佳地四或更多，更佳地六或更多羥基官能基的有機聚合物。該第一類化學添加物用作氧化物溝槽淺盤效應降低劑(oxide trench dishing reducer)。
其中一些化學添加物具有如下所列的一般分子結構：
Figure 02_image001
。
n係選自2至5,000，較佳的n為3至12，更佳的n為4至7。
R 1、R 2、R 3及R 4可為相同或不同的原子或官能基。
其可獨立地選自由氫、烷基、烷氧基、具有一或更多羥基的有機基團、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、有機胺基及其組合；其中至少其二或更多，較佳地其四為氫原子。
當R 1、R 2、R 3及R 4皆為氫原子時，該化學添加物帶有多羥基官能團。下文列出此化學添加物的一些實例的分子結構：
Figure 02_image003
核糖醇、
Figure 02_image005
木糖醇、
Figure 02_image007
內消旋赤藻糖醇、
Figure 02_image009
右旋山梨糖醇；
Figure 02_image011
甘露糖醇；
Figure 02_image013
半乳糖醇； 及
Figure 02_image015
艾杜糖醇(Iditol)。
較佳的第一類化學添加物包括但不限於右旋甘露糖、左旋甘露糖、核糖醇(右旋核糖醇)、木糖醇、內消旋赤藻糖醇、右旋山梨糖醇、甘露糖醇、半乳糖醇、艾杜糖醇、麥芽糖醇、果糖、脫水山梨糖醇、蔗糖、右旋核糖及肌醇(inositol)。
該STI CMP漿含有濃度介於0.001重量%至2.0重量%、0.025重量%至1.0重量%或0.05重量%至0.5重量%的第一類化學添加物。
該第二類化學添加物為含有羧酸基的有機聚合物或其鹽。
該第二類化學添加物用作氧化物溝槽淺盤效應降低劑。
該含有羧酸基的有機聚合物或其鹽包括但不限於具有如下所列的一般分子結構的聚丙烯酸酯、聚丙烯酸及其鹽：
Figure 02_image017
。
R包括但不限於H，離子包括但不限於銨離子、鉀離子及鈉離子。n表示單體重複單元的數目並且可介於14至13,889、14至139或14至70。或n的數目給予介於1,000至1,000,000、1,000至10,000或1,000至5,000的有機聚合物分子量。
該STICMP漿含有濃度介於0.001重量%至2.0重量%、0.005重量%至1.0重量%或0.01重量%至0.5重量%的第二類化學添加物。
第三類化學添加物為聚乙二醇(PEG)，或含有PEG的共聚物。聚乙二醇(PEG)主要用作多晶矽移除速率抑制劑。
該PEG的一般結構如下：
Figure 02_image019
該單體重複單元的數目n介於4至22,727，其相當於具有介於200至1,000,000的分子量之PEG分子。
該STI CMP漿含有濃度介於0.0001重量%至1.0重量%、0.00025重量%至0.5重量%、0.0005重量%至0.1重量%或0.00075重量%至0.05重量%的第三類化學添加物。
在另一態樣中，提供一種使用以上在淺溝隔離(STI)製程中所述的化學機械研磨(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。
在另一態樣中，提供一種使用以上在淺溝隔離(STI)製程中所述的化學機械研磨(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。
該研磨的氧化矽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(spin on oxide film)。
以上揭示的基材可另外包含至少一含有多晶矽、氮化矽或多晶矽和氮化矽兩者的表面。該SiO 2：多晶矽的移除選擇性大於10，較佳地大於20，更佳地大於30。該SiO 2：SiN的移除選擇性大於10，較佳地大於20，更佳地大於30。
本發明關於用於淺溝隔離(STI)應用的化學機械研磨(CMP)組合物。
在圖案化STI結構的整體平坦化中，降低氧化物溝槽淺盤效應是要考慮的關鍵因素。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。跨晶粒(晶粒內)的不均勻溝槽氧化物損失將影響電晶體性能及裝置製造生產率。嚴重的溝槽氧化物損失(高氧化物溝槽淺盤效應)將導致電晶體隔離不良，從而導致裝置故障。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效應來降低溝槽氧化物損失。
更明確地說，本發明關於用於淺溝隔離(STI)應用的化學機械研磨(CMP)組合物，該組合使用至少二，較佳地至少三不同化學添加物來調整氧化物移除速率，抑制SiN及多晶矽移除速率以提供高的氧化物：SiN選擇性及高的氧化物：多晶矽選擇性，同時提供降低的氧化物溝槽淺盤效應並且改善過度研磨窗口穩定性。
在一態樣中，提供一種STI CMP研磨組合物，其包含： 研磨粒； 至少二，較佳地至少三不同的化學添加物； 溶劑；及 視需要地 殺生物劑；及 pH調節劑； 其中 該組合物具有2至12，較佳地3至10，更佳地4至9的pH。
該研磨粒包括，但不限於無機氧化物顆粒、金屬氧化物塗覆的無機氧化物顆粒、有機聚合物顆粒、金屬氧化物塗覆的有機聚合物顆粒、表面改質的無機氧化物顆粒及其組合。
該無機氧化物顆粒包括但不限於二氧化鈰、煅燒的二氧化鈰、膠態二氧化矽、高純度膠態二氧化矽、發煙二氧化矽、膠態二氧化鈰、氧化鋁、二氧化鈦及氧化鋯顆粒。
煅燒的二氧化鈰顆粒之實例為由研磨製程製造的煅燒的二氧化鈰顆粒。
該金屬氧化物塗覆的無機氧化物顆粒包括但不限於該二氧化鈰塗覆的無機氧化物顆粒，例如，二氧化鈰塗覆的膠態二氧化矽、二氧化鈰塗覆的高純膠態二氧化矽、二氧化鈰塗覆的氧化鋁、二氧化鈰塗覆的二氧化鈦、二氧化鈰塗層氧化鋯及任何其他二氧化鈰塗層無機氧化物顆粒。
該有機聚合物顆粒包括，但不限於，聚苯乙烯顆粒、聚胺酯顆粒、聚丙烯酸酯顆粒及任何其他有機聚合物顆粒。
該金屬氧化物塗覆的有機聚合物顆粒包括，但不限於，二氧化鈰塗覆的有機聚合物顆粒及氧化鋯塗覆的有機聚合物顆粒。
該表面改質的無機氧化物顆粒包括，但不限於， SiO 2-R-NH 2及-SiO-R-SO 3M；其中R可為舉例來說，(CH 2) n基團，其中n介於1至12，並且M可為舉例來說，鈉、鉀或銨。此表面化學改質的二氧化矽顆粒的實例包括，但不限於，來自Fuso Chemical公司的Fuso PL-2C。
該無機氧化物顆粒的粒徑介於10 nm至500 nm，較佳的粒徑介於20 nm至300 nm，更佳的粒徑介於50 nm至250 nm。
較佳的研磨粒為煅燒的二氧化鈰。
這些研磨粒的濃度介於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%。
該溶劑包括但不限於去離子(DI)水、蒸餾水及醇溶劑。
較佳的溶劑為DI水。
該STI CMP漿可含有介於0.0001重量%至0.05重量%的殺生物劑；較佳地0.0005重量%至0.025重量%，更佳地0.001重量%至0.01重量%。
該殺生物劑包括，但不限於，來自Dupont/Dow Chemical公司的Kathon™、Kathon™ CG/ICP II及來自Dupont/Dow Chemical公司的Bioban或Neolone M10。其具有5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮及/或2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的活性成分。
該STI CMP漿可含有pH調節劑。
酸性或鹼性的pH調節劑可用以將該STI研磨組合物調節至最佳化pH值。
該酸性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。
該鹼性pH調節劑包括，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、有機季銨氫氧化物化合物、有機胺及其他可用以將pH往鹼性更高的方向調節的化學試劑。
該STI CMP漿含有0重量%至1重量%；較佳地0.01重量%至0.5重量%；更佳地0.1重量%至0.25重量%的pH調節劑。
該組合中的至少二，較佳地至少三不同化學添加物共同作用以提供下列益處：達成高氧化物膜移除速率，抑制多晶矽及SiN移除速率，提供高且可調整的氧化物：SiN選擇性及高的氧化物：多晶矽選擇性，及更重要地，顯著降低氧化物溝槽淺盤效應並且改善過度研磨窗口穩定性。
該第一類化學添加物包括於其分子結構中含有至少二或更多，較佳地四或更多，更佳地六或更多羥基官能基的有機聚合物。該第一類化學添加物用作氧化物溝槽淺盤效應降低劑。
其中一些第一類化學添加物具有如下所列的一般分子結構：
Figure 02_image001
。
n係選自2至5,000，較佳的n為3至12，更佳的n為4至7。
R 1、R 2、R 3及R 4可為相同或不同的原子或官能基。
其可獨立地選自由氫、烷基、烷氧基、具有一或更多羥基的有機基團、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、有機胺基及其組合；其中至少其二或更多，較佳地其四為氫原子。
當R 1、R 2、R 3及R 4皆為氫原子時，該化學添加物帶有多羥基官能團。下文列出此化學添加物的一些實例的分子結構：
Figure 02_image003
核糖醇、
Figure 02_image005
木糖醇、
Figure 02_image007
內消旋赤藻糖醇、
Figure 02_image009
右旋山梨糖醇；
Figure 02_image011
甘露糖醇；
Figure 02_image027
半乳糖醇； 及
Figure 02_image015
艾杜糖醇。
較佳的第一類化學添加物包括但不限於右旋甘露糖、左旋甘露糖、核糖醇(右旋核糖醇)、木糖醇、內消旋赤藻糖醇、右旋山梨糖醇、甘露糖醇、半乳糖醇、艾杜糖醇、麥芽糖醇、果糖、脫水山梨糖醇、蔗糖、右旋核糖及肌醇。
該STI CMP漿含有濃度介於0.001重量%至2.0重量%、0.025重量%至1.0重量%或0.05重量%至0.5重量%的第一類化學添加物。
該第二類化學添加物為含有羧酸基的有機聚合物或其鹽。該第二類化學添加物用作氧化物溝槽淺盤效應降低劑。
該含有羧酸基的有機聚合物或其鹽包括但不限於具有如下所列的一般分子結構的聚丙烯酸、聚丙烯酸酯及其鹽：
Figure 02_image017
。
R包括但不限於H，離子包括但不限於銨離子、鉀離子及鈉離子。
n表示單體重複單元的數目並且可介於14至13,889、14至139或14至70。或n的數目給予介於1,000至1,000,000、1,000至10,000或1,000至5,000的有機聚合物分子量。
該STICMP漿含有濃度介於0.001重量%至2.0重量%、0.005重量%至1.0重量%或0.01重量%至0.5重量%的第二類化學添加物。
第三類化學添加物為聚乙二醇(PEG)或含有PEG的共聚物。
聚乙二醇(PEG)主要用作多晶矽移除速率抑制劑。
該PEG的一般結構列示如下：
Figure 02_image019
該單體重複單元的數目n介於4至22,727，其相當於具有介於200至1,000,000的分子量之PEG分子。
該STI CMP漿含有濃度介於0.0001重量%至1.0重量%、0.00025重量%至0.5重量%、0.0005重量%至0.1重量%或0.00075重量%至0.05重量%的第三類化學添加物。
在另一態樣中，提供一種使用以上在淺溝隔離(STI)製程中所述的化學機械研磨(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。
在另一態樣中，提供一種使用以上在淺溝隔離(STI)製程中所述的化學機械研磨(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。
該研磨的氧化矽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。
以上揭示的基材可另外包含至少一含有多晶矽、氮化矽或多晶矽和氮化矽兩者的表面。該SiO 2：多晶矽的移除選擇性大於40，較佳地大於90，更佳地大於200。該SiO 2：SiN的移除選擇性大於10，較佳地大於20，更佳地大於50。
提出下列非限制性實施例以進一步舉例說明本發明。 CMP方法論
在下文提出的實施例中，使用下文提供的程序及實驗條件進行CMP實驗。 詞彙表 組分
煅燒的二氧化鈰：用作具有約200奈米(nm)的粒徑的研磨料；此煅燒的二氧化鈰顆粒可具有介於約20奈米(nm)至500奈米(nm)的粒徑；
煅燒的二氧化鈰顆粒(具有不同的尺寸)係由日本的BJC股份有限公司供應。
化學添加物，例如麥芽糖醇、右旋果糖、半乳糖醇、右旋山梨糖醇、聚丙烯酸或聚丙烯酸酯或其鹽、聚乙二醇及其他化工原料係由密蘇里州聖路易斯的Sigma-Aldrich供應。
TEOS：原矽酸四乙酯
研磨墊：研磨墊，IC1010及其他墊，係用在CMP期間，由DOW股份有限公司供應。 參數 通則 Å或A：埃-長度單位 BP：背壓，以psi為單位 CMP：化學機械平坦化 = 化學機械研磨 CS：載具速度 DF：向下壓力：CMP期間施加的壓力，單位psi min：分鐘 ml：毫升 mV：毫伏 psi：每平方吋磅數 PS：研磨設備的壓盤旋轉速度，以rpm (每分鐘轉數)為單位 SF：漿流量，ml/min 重量%：(所列組分的)重量百分比 TEOS：SiN選擇性：(TEOS的移除速率)/(SiN的移除速率) TEOS：多晶矽選擇性：(TEOS的移除速率)/(多晶矽的移除速率) HDP：高密度電漿沉積的TEOS TEOS或HDP移除速率：在指定的向下壓力下測得的TEOS或HDP移除速率。在下文列出的實施例中，該CMP設備的向下壓力為3.1 psi。 SiN移除速率：在指定的向下壓力下測得的SiN移除速率。在列出的實施例中，該CMP設備的向下壓力為3.1 psi。 多晶矽移除速率：在指定的向下壓力下測得的多晶矽移除速率。在列出的實施例中，該CMP設備的向下壓力為3.1 psi。 計量學
膜用加州，庫帕提諾，95014，Alves Dr. 20565號的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5 mm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股份有限公司供應的IC 1000研磨墊。
該IC1010墊或其他墊藉由於7磅向下壓力下在調節器上調節該墊18分鐘而磨合。為了驗證該設備設定及該墊磨合(pad break-in)，使用由Versum Materials股份有限公司供應的Versum® STI2305漿於基準條件下研磨二鎢監視器及二TEOS監視器。 晶圓
使用PECVD SiN (或SiN)、LPCVD SiN；PECVD TEOS (或TEOS)及HDP TEOS (或HDP)晶圓進行研磨實驗。這些空白晶圓係由加州，聖塔克拉拉，95051，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；93 rpm，壓頭速度：87 rpm，膜壓力： 3.1 psi，管間壓力(inter-tube pressure)：3.1 psi，維持圈壓力(retaining ring pressure)：5.1 psi，漿流量：200 ml/min。
該漿係用於由加州，聖塔克拉拉，95054， Scott大道2920號SWK Associates股份有限公司供應的圖案化晶圓(MIT864)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。該三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。
由該STI CMP研磨組合物獲得的TEOS：SiN選擇性：(TEOS的移除速率)/(SiN的移除速率)可加以調整。
由該STI CMP研磨組合物獲得的TEOS：多晶矽選擇性：(TEOS的移除速率)/(多晶矽的移除速率)可加以調整。
煅燒的二氧化鈰由研磨製程來製備並且自BAIKOWSKI JAPAN有限公司購得。煅燒的二氧化鈰顆粒具有藉由動態光散射(DLS)測量的約100 nm的MPS。
分子量介於3,000至18,000的聚丙烯酸酯銨鹽係購自日本Kao Chemical公司。
分子量為1,000至8,000的聚乙二醇(PEG)係購自Merck KGaA的Sigma Aldrich。
所有其他試劑及溶劑皆購自最高工業級的Sigma-Aldrich (Merck KGaA)，並且除非另行指明，否則按原樣使用。 工作實施例1
在下列工作實施例中，於pH 5.35下製備包含0.5重量%的煅燒的二氧化鈰、介於0.0001重量%至0.05重量%的殺生物劑及去離子水之研磨組合物作為參考組。
如表1所示般藉由將不同量的不同添加物加於該參考組中製備工作研磨組合物。使用分子量介於3,000至18,000的聚丙烯酸酯銨鹽(PAA鹽)作為該第二類化學添加物。
用於酸性pH條件及鹼性pH條件的pH調節劑分別為硝酸及氫氧化銨。所有實施例皆具有5.35的pH。
該研磨組合物用於研磨TEOS、HDP、SiN及多晶矽空白晶圓。該膜移除速率(RR)及移除速率(RR)選擇性TEOS：SiN和TEOS：多晶矽係列於表1。 表1. 於pH 5.35下的膜RR (Å/min.)及TEOS：SiN或TEOS：多晶矽選擇性
組合物 TEOS RR (Å/min.) HDP RR (Å/min.) SiN RR (Å/min.) 多晶矽RR (Å/min.) TEOS: SiN選擇性 TEOS: 多晶矽選擇性
參考組 3306 3099 168 981 20 3
參考組 + 0.025% PAA鹽 2024 2031 79 700 26 3
參考組 + 0.15% 右旋山梨糖醇 2190 1798 43 846 51 3
參考組 + 0.00125% PEG 2283 2415 115 662 19 3
參考組 + 0.025% PAA鹽 + 0.15% 右旋山梨糖醇 1812 1724 93 400 19 5
參考組 + 0.025% PAA鹽 + 0.00125% PEG 2734 2739 87 30 31 91
參考組 + 0.15% 右旋山梨糖醇 + 0.00125% PEG 2309 2383 58 727 40 3
參考組 + 0.025% PAA鹽 + 0.15% 右旋山梨糖醇 +  0.00125% PEG 1621 1571 110 4 15 405
結果如表1所示，與不含化學添加物、一類化學添加物或甚至兩類化學添加物的組合物相比，該工作研磨組合物含有所有三不同類型的化學添加物(PAA、右旋山梨糖醇及PEG)及煅燒的二氧化鈰作為研磨料，多晶矽移除速率受到顯著抑制，並且TEOS：多晶矽RR選擇性顯著提高了。
於不同尺寸的氧化物溝槽上使用相同組合物進行該淺盤效應測試。將結果列於表2。
如表2所示的氧化物溝槽淺盤效應結果，該工作研磨組合物在100x100μm特徵上提供最低的氧化物溝槽淺盤效應，而在200x200μm特徵上提供低的氧化物溝槽淺盤效應。
將不同尺寸的氧化物溝槽的淺盤化速率列於表3。
如表3所示的氧化物溝槽淺盤化速率結果，使用煅燒的二氧化鈰作為研磨料及三不同類型的化學添加物的研磨組合物在200x200μm特徵上提供最低的氧化物溝槽淺盤化速率，而在100x100μm特徵上提供低的氧化物溝槽淺盤效應。 表2. 化學添加物對於pH 5.35下的氧化物溝槽淺盤效應的影響
組合物 100μm溝槽淺盤效應(Å) 200μm溝槽淺盤效應(Å)
參考組 915 1124
參考組 + 0.025% PAA鹽 268 576
參考組 + 0.15%右旋山梨糖醇 404 625
參考組 + 0.00125% PEG 814 1269
參考組 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 219 474
參考組 + 0.025% PAA鹽+ 0.00125% PEG 274 542
參考組 + 0.15%右旋山梨糖醇 + 0.00125% PEG 181 311
參考組 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 +  0.00125% PEG 150 458
表3. 化學添加物對於pH 5.35下的氧化物溝槽淺盤效應的影響
組合物 P100淺盤化速率(Å/sec.) P200淺盤化速率(Å/sec.)
參考組 6.54 8.8
參考組 + 0.025%聚丙烯酸酯鹽 2.97 6.0
參考組 + 0.15%右旋山梨糖醇 0.82 1.0
參考組 + 0.00125% PEG 5.88 7.9
參考組 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 0.58 1.3
參考組 + 0.025% PAA鹽+ 0.00125% PEG 2.66 4.3
參考組 + 0.15%右旋山梨糖醇 + 0.00125% PEG 1.06 1.4
參考組 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 +  0.00125% PEG 0.95 0.8
測試在pH 5.35下在以煅燒的二氧化鈰作為研磨料的研磨組合物中使用三不同類型的化學添加物對P200溝槽、P200 SiN損失速率(Å/sec.)及P200溝槽/空白比的影響(表4)。 表4. 在pH 5.35下化學添加物對P200溝槽及P200 SiN損失速率(Å/sec.)及P200溝槽/空白比的影響
組合物 P200溝槽損失速率(Å/sec.) P200溝槽/空白比 P200氮化物損失速率(Å/sec.)
參考組 21.8 0.4 12.9
參考組 + 0.025%聚丙烯酸酯鹽 8.1 0.2 1.7
參考組 + 0.15%右旋山梨糖醇 2.2 0.1 1
參考組 + 0.00125% PEG 22.2 0.6 11.4
參考組 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 2.6 0.1 1.3
參考組 + 0.025% PAA鹽+ 0.00125% PEG 6.7 0.1 1.8
參考組 + 0.15%右旋山梨糖醇 + 0.00125% PEG 2.4 0.1 1
參考組 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 +  0.00125% PEG 2.4 0.09 1.2
如表4中的結果所示，該工作研磨組合物提供最低的P200溝槽/空白比，同時提供低的溝槽損失速率及氮化物損失速率。低的溝槽損失速率及氮化物損失速率通常低的氧化物溝槽淺盤效應。低的溝槽對空白比也表示低的氧化物溝槽淺盤效應。這些與表2和3所示的結果一致。 工作實施例2
在下列工作實施例中，於pH 6.74下製備包含0.5重量%的煅燒的二氧化鈰、介於0.0001重量%至0.05重量%的殺生物劑及去離子水之研磨組合物作為參考組1。
研磨組合物用於研磨TEOS、HDP、SiN及多晶矽空白晶圓。測量該膜移除速率及該選擇性TEOS：SiN和TEOS：多晶矽。將結果列於表5。 表5. 於pH 6.74下的膜RR (Å/min.)及TEOS：SiN或TEOS：多晶矽選擇性
組合物 TEOS RR (Å/min.) HDP RR (Å/min.) PECVD SiN RR (Å/min.) 多晶矽RR (Å/min.) TEOS: SiN選擇性 TEOS: 多晶矽選擇性
參考組1 2698 2528 110 723 25 4
參考組1 + 0.025%聚丙烯酸酯鹽 2136 2072 31 611 69 3
參考組1 + 0.15%右旋山梨糖醇 1726 1711 36 958 48 2
參考組1 + 0.00125% PEG 2443 2437 87 51 28 48
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 1951 1837 30 759 66 3
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.00125% PEG 2211 2177 35 40 63 55
參考組1 + 0.15%右旋山梨糖醇 + 0.00125% PEG 1876 1899 49 296 38 6
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 +  0.00125% PEG 2114 1928 25 19 86 111
結果如表5所示，與在pH 6.74下的不含化學添加物、一或兩類化學添加物的組合物相比，該工作研磨組合物提供最高的選擇性TEOS：SiN和TEOS：多晶矽。
於不同尺寸的氧化物溝槽上進行該淺盤效應測試。將結果列於表6。 表6. 化學添加物對於pH 6.74下的氧化物溝槽淺盤效應的影響
組合物 100µm 溝槽淺盤效應(Å) 200µm 溝槽淺盤效應(Å)
參考組 1 939 1248
參考組1 + 0.025%聚丙烯酸酯鹽 285 538
參考組1 + 0.15%右旋山梨糖醇 261 397
參考組1 + 0.00125% PEG 972 1282
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 150 345
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.00125% PEG 310 714
參考組1+ 0.15%右旋山梨糖醇 + 0.00125% PEG 170 375
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 +  0.00125% PEG 81 224
如表6所示，與在pH 6.74下的不含化學添加物、一或兩類化學添加物的組合物相比，該工作研磨組合物提供最低的溝槽淺盤效應。
測試在pH 6.74下在以煅燒的二氧化鈰作為研磨料的研磨組合物中使用三不同類型化學添加物對不同尺寸的氧化物溝槽淺盤化速率的影響。將結果列於表7。 表7. 化學添加物對於pH 6.74下的氧化物溝槽淺盤化速率的影響
組合物 P100淺盤化速率(Å/sec.) P200淺盤化速率(Å/sec.)
參考組 1 8.54 9.8
參考組1 + 0.025%聚丙烯酸酯鹽 1.68 2.9
參考組1 + 0.15%右旋山梨糖醇 0.74 0.8
參考組1 + 0.00125% PEG 9.08 10.5
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 0.40 1.0
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.00125% PEG 3.57 6.6
參考組1 + 0.15%右旋山梨糖醇 + 0.00125% PEG 1.11 0.9
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 +  0.00125% PEG 0.25 0.4
如表7所示的氧化物溝槽淺盤化速率的結果，該工作研磨組合物於pH 6.74下在100x100μm及200x200μm特徵上皆提供最低的氧化物淺盤化速率。
測試在pH 6.74下在以煅燒的二氧化鈰作為研磨料的研磨組合物中使用三不同類型的化學添加物對P200溝槽、P200 SiN損失速率(Å/sec.)及P200溝槽/空白比的影響。將結果列於表8。 表8. 在pH 6.74下化學添加物對P200溝槽及P200 SiN損失速率(Å/sec.)及P200溝槽/空白比的影響
組合物 P200溝槽損失速率(Å/sec.) P200溝槽/空白比 P200氮化物損失速率(Å/sec.)
參考組 1 21.10 0.5 10.9
參考組1 + 0.025%聚丙烯酸酯鹽 3.90 0.11 1.6
參考組1 + 0.15%右旋山梨糖醇 1.70 0.06 0.8
參考組1 + 0.00125% PEG 22.20 0.55 11.4
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 1.70 0.06 1.0
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.00125% PEG 8.20 0.23 1.2
參考組1 + 0.15%右旋山梨糖醇 + 0.00125% PEG 2.20 0.07 0.9
參考組1 + 0.025% PAA鹽+ 0.15%右旋山梨糖醇 +  0.00125% PEG 1.27 0.04 1.1
如表8的結果所示，在pH 6.74下以使用煅燒的二氧化鈰作為研磨料及三不同類化學添加物的工作研磨劑組合物獲得最低的P200溝槽/空白比及P200溝槽損失速率。
如實施例1和2所示的測試結果，含有煅燒的二氧化鈰及至少二，較佳地至少三不同類化學添加物的STI CMP研磨組合物(工作研磨組合物)提供抑制的SiN和多晶矽和SiN移除速率、提高的TEOS：SiN及TEOS：多晶矽選擇性，同時提供低的氧化物溝槽淺盤效應。 工作實施例3
在工作實施例3中，製備包含0.5重量%的煅燒的二氧化鈰、介於0.0001重量%至0.05重量%的殺生物劑、0.025重量%的第一類化學添加物PAA鹽、0.15重量%的第二類化學添加物右旋山梨糖醇、0.00125重量%的第三類化學添加物聚乙二醇(PEG)及去離子水之工作研磨組合物且於不同pH條件下測試。
將pH條件對膜移除速率(RR)及移除速率(RR)選擇性TEOS：PECVD SiN和TEOS：LPCVD SiN的影響列於表9。 表9. 於不同pH條件下的膜RR (Å/min.)及膜選擇性
pH TEOS-RR (Å/min.) HDP RR (Å/min.) PECVD SiN-RR (Å/min.) LPCVD SiN-RR (Å/min.) TEOS: PECVD SiN TEOS: LPCVD SiN
5.35 1719 1644 83 54 21 32
6 1851 1768 64 67 29 28
6.74 2060 1882 24 57 86 36
7.5 2082 1943 21 27 99 77
8.5 2311 2152 41 55 56 42
9 1809 1722 22 13 82 139
如表9所示的結果，從5.35的pH開始，該工作研磨組合物提供21和32的高TEOS：SiN選擇性，並且在99 (pH 7.5)和139 (Ph 9)附近達到峰值。因此，該高TEOS：SiN選擇性跨越了該測試的pH範圍。
該淺盤效應測試係於不同pH條件下在不同尺寸的氧化物溝槽上進行。將結果列於表10。
如表10所示，該工作研磨組合物在5.35至8.5的pH範圍內在100μm和200μm特徵上提供低的氧化物溝槽淺盤效應。
當pH條件係於9.0下，100μm和200μm的特徵皆具有更差許多的氧化物溝槽淺盤效應，但是仍低於pH 5.35下的參考組研磨組合物的氧化物溝槽淺盤效應，如表2所示。 表10. pH條件對氧化物溝槽淺盤效應的影響
pH 100μm溝槽淺盤效應(Å) 200μm溝槽淺盤效應(Å)
5.35 134 251
6 132 301
6.74 145 254
7.5 114 224
8.5 134 289
9 790 1032
將pH條件對在不同尺寸的氧化物溝槽特徵上的淺盤化速率的影響列於表11。 表11. pH條件對氧化物溝槽淺盤化速率的影響
pH P100淺盤化速率(Å/sec.) P200淺盤化速率(Å/sec.)
5.35 0.6 0.8
6 -0.1 0.3
6.74 0.8 1.0
7.5 0.4 0.8
8.5 0.2 0.6
9 7.9 10.1
如表11所示，該工作研磨組合物在5.35至8.5的pH範圍內在100μm和200μm特徵上維持低的氧化物溝槽淺盤化速率。當pH條件係於9.0下，100μm和200μm的特徵皆具有高許多的氧化物溝槽淺盤化速率，但是仍低於pH 5.35下的參考組研磨組合物的結果許多，如表3所示。
測試不同pH條件對P200溝槽、P200 SiN損失速率(Å/sec.)及P200溝槽/空白比的影響。將結果列於表12。 表12. pH對P200溝槽及P200 SiN損失速率(Å/sec.)及P200溝槽/空白比的影響
pH P200溝槽損失速率(Å/sec.) P200溝槽/空白比 P200氮化物損失速率(Å/sec.)
5.35 1.9 0.07 1.0
6 1.5 0.05 1.1
6.74 1.5 0.05 0.5
7.5 2.1 0.07 1.1
8.5 1.2 0.04 0.6
9 20.7 0.58 10.3
如表12所示的結果，該工作研磨組合物在5.35至8.5的pH範圍內維持低P200溝槽損失速率、低P200 SiN損失速率及低P200溝槽/空白比。當pH條件係於9.0下，獲得高許多的P200溝槽損失速率、P200 SiN損失速率及P200溝槽/空白比，但是仍低於pH 5.35下的參考組研磨組合物的結果，如表4所示。
使用工作研磨組合物的pH測試結果在5.35至8.5的範圍內提供合宜的氧化物膜移除速率、低氧化物溝槽淺盤效應、低溝槽淺盤化速率及低SiN損失速率。 工作實施例4
在本實施例中，用0.5重量%的煅燒的二氧化鈰、介於0.0001重量%至0.05重量%的殺生物劑、0.025重量%的第一類化學添加物PAA鹽、0.15重量%的第二類化學添加物右旋山梨糖醇、0.00125重量%的第三類化學添加物聚乙二醇(PEG)、去離子水製備研磨組合物參考組3，並且製成6.74的pH。
PAA鹽及聚乙二醇(PEG)的濃度與參考組3不同。
參考組4係藉由將PAA鹽自以參考組3為基準計為0.025重量%提高至0.075重量%獲得；參考組5係藉由進一步將PEG自以參考組4為基準計為0.00125重量%提高至0.0025重量%獲得；參考組6係藉由進一步將PEG自以參考組5為基準計為0.0025重量%提高至0.005重量%獲得；及參考組7係藉由進一步將PAA鹽自以參考組6為基準計為0.075重量%提高至0.1重量%獲得；如表13所示。
將該第一類和第三類化學添加物的濃度對膜移除速率(RR)及TEOS：SiN和TEOS：多晶矽的移除速率(RR)選擇性的影響列於表13。 表13. 第一(PAA鹽)和第三化學添加物(PEG)對膜RR (Å/min.)和膜選擇性的影響
組合物 TEOS-RR (Å/min.) HDP RR (Å/min.) PECVD SiN-RR (Å/min.) 多晶矽RR (Å/min.) TEOS: SiN TEOS: 多晶矽
參考組3 2068 2022 33 22 63 94
參考組4 (0.075 wt.% PAA鹽) 2245 2181 32 39 70 58
參考組5 (0.075% PAA鹽, 0.0025%  PEG) 2282 2179 34 38 67 60
參考組6 (0.075% PAA鹽, 0.005%  PEG 2244 2105 30 56 75 40
參考組7 (0.1% PAA鹽, 0.005%  PEG 2271 2126 33 31 69 73
如表13所示，在PAA鹽和PEG的測試濃度範圍內，與表5所示的不使用三化學添加物的研磨組合物(參考組1)相比，該研磨組合物始終提供抑制的多晶矽RR及高的TEOS：SiN和TEOS：多晶矽選擇性。
在不同尺寸的氧化物溝槽特徵上進行淺盤效應測試。將結果列於表14。 表14. 添加物濃度對氧化物溝槽淺盤效應的影響
組合物 100μm溝槽淺盤效應(Å) 200μm溝槽淺盤效應(Å)
參考組 3 101 225
參考組 4 96 245
參考組 5 29 142
參考組 6 109 201
參考組 7 95 200
如表14所示，在PAA鹽和PEG的測試濃度範圍內，與表6所示的不使用三化學添加物的研磨組合物(參考組1)相比，該研磨組合物始終提供低溝槽淺盤效應。
測試在不同尺寸的氧化物溝槽特徵上的淺盤化速率並且將結果列於表15。 表15. 添加物濃度對氧化物溝槽淺盤化速率的影響
組合物 P100淺盤化速率(Å/sec.) P200淺盤化速率(Å/sec.)
參考組3 0.96 0.94
參考組 4 0.99 0.058
參考組 5 0.88 0.97
參考組 6 0.89 0.69
參考組 7 0.99 0.18
如表15所示的溝槽淺盤化速率結果，在PAA鹽和PEG的測試濃度範圍內，與表7所示的不使用三化學添加物的研磨組合物(參考組1)相比，該研磨組合物始終提供低淺盤化速率。
以上列出的本發明的具體實例，包括工作實施例，示範可由本發明完成的許多具體實例。預期可使用許多其他製程配置，並且該製程中使用的材料可從已具體揭示的材料之外的多種材料中選出。

Claims (21)

  1. 一種化學機械研磨組合物，其包含： 研磨粒； 至少二，較佳地至少三選自由下列所組成的群組之不同化學添加物：(1)於其分子結構中含有至少二或更多、四或更多或六或更多羥基官能基的有機聚合物；(2)含有羧酸基的有機聚合物或其鹽；及(3)聚乙二醇(PEG)或含有聚乙二醇(PEG)的共聚物； 溶劑；及 視需要地 殺生物劑；及 pH調節劑； 其中 該組合物具有2至12，3至10，或4至9的pH。
  2. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該研磨粒係選自由無機氧化物顆粒、金屬氧化物塗覆的無機氧化物顆粒、有機聚合物顆粒、金屬氧化物塗覆的有機聚合物顆粒、表面改質的無機氧化物顆粒及其組合所組成的群組。
  3. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該研磨粒係選自由煅燒的二氧化鈰、膠態二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯顆粒及其組合所組成的群組之無機氧化物顆粒。
  4. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該溶劑係選自由去離子(DI)水、蒸餾水及醇溶劑所組成的群組。
  5. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該於其分子結構中含有至少二或更多、四或更多或六或更多羥基官能基的有機聚合物具有下列一般分子結構：
    Figure 03_image001
    ； 其中 n係選自2至5,000，3至12，或4至7； R 1、R 2、R 3及R 4可為相同或不同並且其每一者係獨立地選自由氫、烷基、烷氧基、具有一或更多羥基的有機基團、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、有機胺基及其組合；其中，至少其二或更多，較佳地其四為氫原子。
  6. 如請求項5之化學機械研磨組合物，其中R 1、R 2、R 3及R 4皆為氫。
  7. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該於其分子結構中含有至少二或更多、四或更多或六或更多羥基官能基的有機聚合物係選自由右旋甘露糖、左旋甘露糖、核糖醇(右旋核糖醇)、木糖醇、內消旋赤藻糖醇、右旋山梨糖醇、甘露糖醇、半乳糖醇、艾杜糖醇、麥芽糖醇、果糖、脫水山梨糖醇、蔗糖、右旋核糖、肌醇、葡萄糖及其組合所組成的群組。
  8. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該含有羧酸基的有機聚合物或其鹽具有下列一般分子結構：
    Figure 03_image017
    ， 其中 R係選自由下列所組成的群組：H及選自由銨離子、鉀離子和鈉離子所組成的群組之離子； n表示單體重複單元的數目，並且n (1)介於14至13,889；14至139，或介於14至70；或(2)給予介於1,000至1,000,000；1,000至10,000；或1,000至5,000。
  9. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該含有羧酸基的有機聚合物或其鹽係選自由聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯銨鹽、聚丙烯酸酯鉀鹽、聚丙烯酸酯鈉鹽及其組合所組成的群組。
  10. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該聚乙二醇(PEG)或含有聚乙二醇(PEG)的共聚物包含下列一般分子結構：
    Figure 03_image019
    ， 其中n (1)係4至22,727；或(2)給予介於200至1,000,000的分子量。
  11. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中(1)該於其分子結構中含有至少二或更多、四或更多或六或更多羥基官能基的有機聚合物具有介於0.001重量%至2.0重量%、0.025重量%至1.0重量%或0.05重量%至0.5重量%的濃度； (2)該含有羧酸基的有機聚合物或其鹽具有介於0.001重量%至2.0重量%、0.005重量%至1.0重量%或0.01重量%至0.5重量%的濃度；及 (3)該聚乙二醇(PEG)或含有聚乙二醇(PEG)的共聚物具有介於0.0001重量%至1.0重量%、0.00025重量%至0.5重量%、0.0005重量%至0.1重量%或0.00075重量%至0.05重量%的濃度。
  12. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該組合物另外包含0.0001重量%至0.05重量%、0.0005重量%至0.025重量%或0.001重量%至0.01重量%的殺生物劑，該殺生物劑具有5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮或2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的活性成分。
  13. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該組合物另外包含0重量%至1重量%、0.01重量%至0.5重量%或0.1重量%至0.25重量%的pH調節劑，該調節劑係選自由用於酸性pH條件的硝酸、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；或選自由用於鹼性pH條件的氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、有機季銨氫氧化物化合物、有機胺及其組合所組成的群組。
  14. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該組合物包含下列至少三化學添加物：(1)選自由右旋甘露糖、左旋甘露糖、核糖醇(右旋核糖醇)、木糖醇、內消旋赤藻糖醇、右旋山梨糖醇、甘露糖醇、半乳糖醇、艾杜糖醇、麥芽糖醇、果糖、脫水山梨糖醇、蔗糖、右旋核糖、肌醇、葡萄糖及其組合所組成的群組之化學添加物；(2)聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯銨鹽、聚丙烯酸酯鉀鹽、聚丙烯酸酯鈉鹽及其組合；及(3)聚乙二醇；其中該化學機械研磨組合物具有3至10或4至9的pH。
  15. 如請求項1之化學機械研磨組合物，其中該組合物包含右旋山梨糖醇、聚丙烯酸酯銨鹽、聚乙二醇，並且該化學機械研磨組合物具有3至10或4至9的pH。
  16. 一種對具有至少一包含氧化矽膜的表面的半導體基材進行化學機械研磨(CMP)之方法，其包含： 提供該半導體基材； 提供研磨墊； 提供如請求項1至15中任一項之化學機械研磨(CMP)組合物； 使該半導體基材的至少一包含氧化矽膜的表面與該研磨墊及該化學機械研磨組合物接觸；及 研磨該至少一包含氧化矽膜的表面。
  17. 如請求項16之方法，其中該氧化矽膜係選自由化學氣相沉積(CVD)氧化矽膜、電漿強化CVD (PECVD)氧化矽膜、高密度沉積CVD (HDP)氧化矽膜及旋塗氧化矽膜所組成的群組。
  18. 如請求項16之方法，其中該半導體基材另外包含含有氮化矽、多晶矽或氮化矽與多晶矽的組合之第二表面，並且其中當該第二表面與該至少一包含氧化矽膜的表面同時研磨時，SiO 2：多晶矽的移除選擇性大於40，較佳地大於50，更佳地大於100；並且SiO 2：SiN的移除選擇性大於30，較佳地大於60，更佳地大於70。
  19. 一種對具有至少一包含氧化矽膜的表面的半導體基材進行化學機械研磨(CMP)之系統，其包含： a.     該半導體基材； b.    如請求項1至15中任一項之化學機械研磨(CMP)組合物；及 c.     研磨墊， 其中使該至少一包含氧化矽膜的表面與該研磨墊及該化學機械研磨組合物接觸。
  20. 如請求項19之系統，其中該氧化矽膜係選自由化學氣相沉積(CVD)氧化矽膜、電漿強化CVD (PECVD)氧化矽膜、高密度沉積CVD (HDP)氧化矽膜及旋塗氧化矽膜所組成的群組。
  21. 如請求項19之系統，其中該半導體基材另外包含含有氮化矽、多晶矽或氮化矽與多晶矽的組合之第二表面，並且其中當該第二表面與該至少一包含氧化矽膜的表面同時研磨時，SiO 2：多晶矽的移除選擇性大於40，較佳地大於50，更佳地大於100；並且SiO 2：SiN的移除選擇性大於30，較佳地大於60，更佳地大於70。
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