TWI481681B - 具有化學添加物的化學機械硏磨組合物及其使用方法 - Google Patents

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Description

具有化學添加物的化學機械研磨組合物及其使用方法 相關申請案之相互參照
本案請求2012年5月10日申請的序號61/645,222；及2012年10月5日申請的序號61/710,252之早期申請的美國專利申請案在35 U.S.C.§119(e)保護之下的優先權益。
本發明關於化學機械研磨組合物及使用該等研磨組合物研磨半導體基板的方法。
用於半導體基板平坦化的化學機械研磨(也稱作化學機械平坦化，縮寫為CMP)及化學機械研磨組合物(也稱為研磨漿料、研磨配方、漿料、漿料組合物或研磨組合物)現在已廣為熟悉此技藝者所知。
關於CMP的介紹參考資料如下：G.B.Shinn等人所著的"Chemical-Mechanical Polish"，在Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology，第15章，415至460頁，編輯：Y.Nishi和R.Doering，Marcel Dekker，紐約市(2000)。
半導體基板，例如晶圓，或積體電路，通常具有一或更多薄膜層，該等薄膜包含沉積於其表面上的不同材料。
在典型的CMP製程中，使半導體基板與裝設於壓盤的旋轉研磨墊接觸。CMP組合物，經常為具有研磨料的化學組合物，係於CMP處理期間供應至該墊子。該墊子、該CMP組合物及該基板相對於彼此移動。因此，該CMP製程藉著與該基板化學及機械交互作用完成研磨平或平坦化)，也就是說，並行的化學及機械研磨該基板的表面。研磨持續到移除於該基板上的所欲膜厚為止。
下個世代的半導體裝置的研發強調使用具有較高硬度及其他供高功率、高溫及高頻操作應用用的獨特性質的材料。
氮化矽是高強度硬質材料，其可能具有許多用途，例如電絕緣體、化學擴散阻障物、電容器中的介電質或蝕刻擋止遮罩。碳化矽是具有電氣和熱物理性質，例如高實際操作溫度、良好耐腐蝕性及高熱傳導度，的獨特組合之材料。然而，Si3 N4 及SiC比其他包含積體路的材料更硬相當多而且更具化學鈍性。
用於研磨半導體Si3 N4 及SiC基板的CMP已經進一步在多個專利、專利申請案及文獻刊物中描述過。
US6218305揭示使用一研磨組合物研磨包含氧化矽及氮化矽的複合材料的方法，該研磨組合物包含：含水介質、研磨料粒子、表面活性劑、能提高該組合物的黏度之有機聚合物黏度改質劑及能與該氧化矽及氮化矽錯合的化合物，其中該錯合劑具有具有二或更多各自具有能解離的質子之官能基，該等官能基相同或不同。
US 2008/0057713或US 7,678,700教導利用包含液體載劑、研磨料及氧化劑的研磨組合物化學機械研磨包含至少一層碳化矽的基板的方法。
US20100144149揭示用於優先於二氧化矽從基板表面選擇性地移除碳化矽的方法。該方法包含利用包含微粒狀研磨料、至少一酸性緩衝劑及含水載劑的研磨組合物研磨基板表面的方法。
US 20100258528教導漿料組合物及使用這樣的漿料研磨具有碳化矽表面的基板的化學活化CMP方法。在這類方法中，使該碳化矽表面與CMP漿料組合物接觸，該CMP漿料組合物包含i)液體載劑；及ii)多數具有至少一軟質表面部位的粒子，其中該軟質表面部位包括能提供莫氏(Mohs)硬度小於或等於6的過渡金屬化合物；及任意地iii)氧化劑。該氧化劑可包括過渡金屬。該漿料相對於包含表面的碳化矽移動，其中該碳化矽表面的至少一部位被移除。
US20120003901揭示包含研磨料、酸、安定劑和水及介於2.2至3.5的使用端pH的高稀釋性化學機械研磨濃縮物，其係用於平坦化電路及下個世代的半導體積體電路FEOL/BEOL基板。
US 8,043,970揭示相對於矽氧化物研磨氮化矽的高選擇性。該等漿料組合物包括用於降低該氧化物研磨速率的藥劑。
US 6,995,090揭示用於SiC系列化合物膜的CMP之研磨漿料。該研磨漿料包括膠態氧化矽研磨料及至少一酸，該至少一酸係選自由具有苯環的胺基酸及具有雜質的有機酸所組成的群組。
US 8,247,328揭示用於包含至少一層單晶碳化矽的基板的CMP之方法。該方法中所用的組合物含有液體載劑、研磨料、包含過渡金屬組合物的觸媒及氧化劑。
US 2007/0209287教導如何利用包含研磨料及氮化物加速劑的研磨組合物研磨含有氮化矽的基板之方法。
US 2009/0215268揭示用於用於SiC的研磨組合物，該研磨組合物包含以酸性條件混合的研磨料及氧化劑。
JP2012-040671A或WO 2012/026329描述用於包含膠態氧化矽的氮化矽的研磨組合物，其中磺酸、羧酸或另一種這樣的有機酸固定不動。
US2010/0009538揭示pH為2.5至5.0的用於氮化矽的研磨組合物，該研磨組合物包含膠態氧化矽及分子結構中具有至少一磺酸基或膦酸基的有機酸。
US2008/0200033揭示研磨化合物、用於研磨待研磨的表面的方法及用於製造半導體積體電路裝置的製程。
WO 2010/065125教導相對於二氧化矽選擇性研磨碳化矽的方法。該方法使用包含研磨料、至少酸性緩衝劑及含水載劑的組合物。
US2007/0298612教導用於研磨含氮化矽的基板的方法，該方法使用包含膠態氧化矽、至少一pKa介於1至約4.5的酸性組分及含水載劑的組合物。
半導體基板通常具有由不同材料製造的層，舉例來說，氮化矽(Si3N4或"SiN")、碳化矽(SiC或"SiC")、矽氧化物(SiO2 )介電膜及/或“SiCx Ny ”。在“SiCx Ny ”膜中，x介於0.1重量%至55重量%，y介於0.1重量%至32重量%。當碳在低濃度時，該等“SiCx Ny ”膜被稱作摻碳的“SiN”膜；然而當氮處於低濃度時，“SiCx Ny ”膜被稱作摻氮的“SiC”膜。
因為要移除一材料而不顯著移除其他材料需要選擇性，使該CMP研磨變得更具挑戰性。以高移除速率研磨Si3 N4 、SiC及/或“SiCx Ny ”，同時對於其他介電材料(例如矽氧化物(SiO2 ))具有選擇性的CMP漿料的研發引起非常困難的挑戰。
因此，仍然需要研磨半導體基板的替代性CMP組合物及方法，其能提供適當的移除速率以及選擇性研磨。
在一方面中，本發明提供一種化學機械研磨(CMP)組合物，其包含：
a)研磨料；
b)化學添加物；
c)剩餘部分實質上係液體載劑；
及任意地；
d)pH緩衝劑；
e)表面活性劑；及
f)生物殺滅劑；
而且該組合物的pH係約2.0至約8；
其中該化學添加物係選自由六氫吡嗪衍生物、經取代的4-嗎啉衍生物、經取代的胺基磺酸衍生物及其鹽類、經取代的三級胺化合物及其鹽類、經取代的雙胺化合物及其鹽類及其組合所組成的群組。
在另一方面中，本發明提供一種使用化學機械研磨組合物從半導體基板的表面化學機械研磨移除材料的方法，其包含下列步驟：
a)提供研磨墊；
b)提供化學機械研磨組合物，其包含：
1)研磨料；
2)化學添加物；
3)剩餘部分實質上係液體載劑；
及任意地
4)pH緩衝劑；
5)表面活性劑；及
6)生物殺滅劑；
而且該組合物的pH係約2.0至約8；
其中該化學添加物係選自由六氫吡嗪衍生物、經取代的4-嗎啉衍生物、經取代的胺基磺酸衍生物及其鹽類、經取代的三級胺化合物及其鹽類、經取代的雙胺化合物及其鹽類及其組合所組成的群組。
c)使該半導體基板的表面與該研磨墊和該化學機械研磨組合物接觸；及
d)研磨該半導體基板的表面；
其中使該含移除材料的表面的至少一部分同時與該研磨墊和該化學機械研磨組合物接觸。
在又另一方面中，本發明提供一種選擇性化學機械研磨方法，其包含下列步驟：
a)提供具有含第一材料及至少一第二材料的表面的半導體基板；
b)提供研磨墊；
c)提供化學機械研磨組合物，其包含：
1)研磨料；
2)化學添加物；
3)剩餘部分實質上係液體載劑；
及任意地；
4)pH緩衝劑；及/或
5)表面活性劑；及
6)生物殺滅劑；
而且該組合物的pH係約2.0至約8；
其中該化學添加物係選自由六氫吡嗪衍生物、經取代的4-嗎啉衍生物、經取代的胺基磺酸衍生物及其鹽類、經取代的三級胺化合物及其鹽類、經取代的雙胺化合物及其鹽類及其組合所組成的群組；
d)使該半導體基板的表面與該研磨墊和該化學機械研磨組合物接觸；及
e)研磨該半導體基板的表面以選擇性地移除該第一材料；其中使該含第一材料的表面的至少一部分同時與該研磨墊和該化學機械研磨組合物接觸；該第一材料的移除速率對該第二材料的移除速率的比率等於或大於1。
在所有方面中，該等六氫吡嗪衍生物均具有下列一般分子結構：
其中R1 及R2 係獨立地選自烷基、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、有機胺及其組合；
具有下列一般分子結構的經取代的4-嗎啉衍生物：
其中，R係選自烷基、烷氧基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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；
具有下列一般分子結構的經取代的有機胺基磺酸衍生物及其鹽類：
其中R及R’係獨立地選自氫、烷基、環己基、烷氧基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、經取代的有機醯胺基、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；而且n等於1至10；
具有下列一般分子結構的經取代的胺化合物及其鹽類：
其中，R、R’及R”係獨立地選自由氫、烷基、環己基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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、經取代的有機醯胺基及其組合所組成的群組；
具有下列一般分子結構的經取代的雙胺化合物及其鹽類：
其中，R、R’、R”及R'''係獨立地選自由氫、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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、經取代的有機醯胺基及其組合所組成的群組；而且n等於1至10。
適合的研磨料包括，但不限於，氧化鋁、氧化鈰、氧化鍺、氧化矽、摻鋁氧化矽、氧化鈦、氧化鋯及其混合物。
因此，必須研發能在研磨半導體基板時提供合理的移除速率的CMP組合物。此外，該CMP組合物理應也能提供於不同類型的膜中的適合移除選擇性。
文中所述的CMP組合物及相關方法能能效CMP各式各樣的基板。該等CMP組合物及相關方法特別有用於研磨碳化矽(“SiC”)基板、氮化矽(“SiN”)基板或“SiCx Ny ”基板。在SiCx Ny 膜中，x介於0.1重量%至55重量%，y介於0.1重量%至32重量%。當碳在低濃度時，把該等“SiCx Ny ”膜稱為摻碳的“SiN”膜；而當氮在低濃度時，把“SiCx Ny ”膜稱為摻氮的“SiC”膜。
適合的基板包括，但不限於，平板顯示器、積體電路、記憶體或硬碟、金屬、層間介電(ILD)裝置、半導體、微電機系統、鐵電體及磁頭。
一材料(該第一材料)的移除速率對另一材料(該第二材料)的移除速率的比率係定義為該第一材料與該第二材料相比的移除“選擇性”。舉例來說，該第一材料可能是碳化矽膜，該第二材料可能是二氧化矽膜。於是該碳化矽膜與二氧化矽膜相比的移除選擇性係該碳化矽膜移除速率 對二氧化矽膜移除速率的比率。
本發明提供含有化學添加物的CMP研磨組合物，及使用該等CMP組合物的方法。提昇的移除速率及移除選擇性可藉由變化該等化學添加物、該組合物的pH或變化該二者的組合調整。
本發明提供下列關鍵功能：
當研磨“SiC”膜時提昇移除速率，
當研磨“SiN”膜時提供能調整的移除速率，
當研磨TEOS膜時保持理想的移除速率，
提供“SiC”與TEOS或“SiN”相比的移除選擇性，
提供“SiN”與TEOS相比的移除選擇性，
當研磨“SiCx Ny ”膜時提高移除速率，
當研磨“SiCx Ny ”膜時提供能調整的移除速率，
當研磨TEOS膜時保持理想的移除速率，
提供“SiCx Ny ”與TEOS相比的移除選擇性。
更明確地說，本發明提供一種CMP組合物，其包含：
1.研磨料；
2.化學添加物；
3.剩餘部分實質上係液體載劑；
及任意地；
4.pH緩衝劑；及/或
5.表面活性劑；
6.生物殺滅劑；
而且該組合物的pH係約2.0至約8；
其中該化學添加物係選自由六氫吡嗪衍生物、經取代的4-嗎啉衍生物、經取代的胺基磺酸衍生物及其鹽類、經取代的三級胺化合物及其鹽類、經取代的雙胺化合物及其鹽類及其組合所組成的群組。
該等CMP組合物具有介於約2.0至約8.0的pH值。在一具體實施例中，該pH介於約2.0至7.5。在另一具體實施例中，the pH介於約3.0至約6.5。在又另一具體實施例中，該pH介於約4.0至約5.5。在另一具體實施例中，該CMP組合物具有接近4.0或接近5.0的pH值。
用於本發明的適合研磨料包括，但不限於，氧化鋁、氧化鈰、氧化鍺、氧化矽、摻鋁氧化矽、氧化鈦、氧化鋯及其混合物。在一具體實施例中，該研磨料係氧化矽例如，舉例來說，膠態氧化矽發烟氧化矽。在另一具體實施例中，該研磨料係膠態氧化矽，該膠態氧化矽可由矽酸鈉製造，或也可由四乙基原矽酸酯(TEOS)或四甲基原矽酸酯(TMOS)製造。在又另一具體實施例中，該研磨料係摻鋁的膠態氧化矽。
該等研磨料的粒徑介於5nm至500nm，較佳為10至250nm，且最佳為25至100nm。
該CMP組合物中的研磨料量可介於該研磨組合物總重量的約0.05重量%(或重量%)至約30重量%。在一特定具體實施例中，該研磨料量相當低而且可介於該研磨組合物總重量的約0.5重量%至約5重量%。在一替代具體實施例中，該研磨料量係該研磨組合物總重量的約2重量%至約4重量%。在又另一具體實施例中，該研磨料量可介於該研磨組合物總重量的約2.5重量%至約3.5重量%。
該CMP組合物中的化學添加物是移除速率提昇劑。該等CMP組合物包含約0.025重量%至5重量%；化學添加物，較佳為0.15重量%至1.5重量%，且最佳為0.2重量%至0.3重量%。
考慮到該Si-C鍵對於該液體載劑，舉例來說水，的反應相當鈍性，所得的網狀結構有益的是可與具有能導致所欲的化學和物理性質的官能基之化學添加物交互作用。
該化學添加物係選自由六氫吡嗪衍生物、經取代的4-嗎啉衍生物、經取代的胺基磺酸衍生物及其鹽類、經取代的胺化合物及其鹽類、經取代的雙胺化合物及其鹽類及其組合所組成的群組之有機化合物。
在文中所述的CMP組合物之一具體實施例中，在研磨“SiC”膜及/或“SiN”膜或“SiCx Ny ”膜時提昇該等移除速率的化學添加物包含六氫吡嗪衍生物。
該等六氫吡嗪衍生物具有下述的一般分子結構：
其中，R1 及R2 係獨立地選自烷基、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、有機胺及其組合。
六氫吡嗪衍生物的實例包括，但不限於，4-(2-羥乙基)六氫吡嗪-1-乙磺酸(HEPES)、1,4-六氫吡嗪二乙磺酸(PIPES)、二水合六氫吡嗪-1,4-雙(2-羥丙基磺酸)(POPSO)及4-(2-羥乙基)-1-六氫吡嗪丙基磺酸(EPPS)。
在文中所述的CMP組合物的另一具體實施例中，在研磨“SiC”膜及/或“SiN”膜或“SiCx Ny ”膜時提昇該等移除速率的化學添加物包含經取代的4-嗎啉衍生物。
該等經取代的4-嗎啉衍生物具有下述的一般分子結構：
其中，R係選自由烷氧基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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、有機胺及其組合所組成的群組。
該等經取代的4-嗎啉衍生物的實例包括，但不限於，3-(N-嗎啉基)丙基磺酸(MOPS)、4-嗎啉乙磺酸(MES)及β-羥基-4-嗎啉丙基磺酸(MOPSO)。
在文中所述的CMP組合物的又另一具體實施例中，在研磨“SiC”膜及/或“SiN”膜或“SiCx Ny ”膜時提昇該等移除速率的化學添加物包含具有下列一般分子結構的有機胺基磺酸衍生物及其鹽類：
其中，R及R’係獨立地選自由氫、烷基、環己基、烷氧基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、經取代的有機醯胺基、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、有機胺及其組合所組成的群組；而且n等於1至10。
當R=R’=氫原子時該等有機胺基磺酸衍生物及其鹽類係一級胺系有機磺酸分子；當R、R’當中之一為連至分子中的氮原子的氫時係二級胺系有機磺酸分子；而且當R及R’二者均非氫原子時係三級胺系有機磺酸分子。
有機胺基磺酸衍生物及其鹽類的實例包括，但不限於，2-[(2-羥基-1,1-雙(羥甲基)乙基)胺基]乙磺酸(TES)、N-[叁(羥甲基)甲基]-3-胺基丙基磺酸(TAPS)、N-叁(羥甲基)甲基-4-胺基丁基磺酸(TABS)、N-(2-乙醯胺基)-2-胺基乙磺酸(ACES)、N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)、3-(環己基胺基)-1-丙基磺酸(CAPS)、2-(環己基胺基)乙磺酸(CHES)。
在文中所述的CMP組合物的又另一具體實施例中，在研磨“SiC”膜及/或“SiN”膜或“SiCx Ny ”膜時提昇該等移除速率的化學添加物包含具有下列一般分子結構的經取代的胺化合物及其鹽類：
其中，R、R’及R”係獨立地選自由氫、烷基、環己基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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、經取代的有機醯胺基及其組合所組成的群組。
該等經取代的胺化合物及其鹽類之實例包括，但不限於，2-羥基-3-[叁(羥甲基)甲基胺基]-1-丙基磺酸(TAPSO)、N-[叁(羥甲基)甲基]甘胺酸(TRICINE)、N,N-雙(2-羥乙基)甘胺酸(BICINE)、N-(2-乙醯胺基)亞胺基二醋酸(ADA)、2,2-雙(羥甲基)-2,2' ,2" -氮川三乙醇(BIS-TRIS)、3-(環己基胺基)-2-羥基-1-丙基磺酸(CAPSO)及3-(N,N-雙[2-羥乙基]胺基)-2-羥丙基磺酸(DIPSO)。
在文中所述的CMP組合物的又另一具體實施例中，在研磨“SiC”膜時提昇該等移除速率的化學添加物包含具有下列一般分子結構的經取代的雙胺化合物及其鹽類：
其中，R、R’、R”及R'''係獨立地選自由氫、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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、經取代的有機醯胺基及其組合所組成的群組；而且n等於1至10。
該等經取代的雙胺化合物及其鹽類的實例包括，但不限於，1,3-雙[叁(羥甲基)甲基胺基]丙烷(BIS-TRIS PROPANE)。
在特定的具體實施例中，該等CMP組合物任意包含約0.005重量%至約5.0重量%的氧化劑。然而，若氧化劑會不欲地與該等化學添加物當中的某些反應則不使用該氧化劑。
該氧化劑可為任何適合的氧化劑。此氧化劑的實例包括，但不限於：一或更多過氧化合物，其包含至少一過氧基(-O-O-)；經氧化的鹵化物，其包括但不限於，氯酸鹽、溴酸鹽、碘酸鹽、過氯酸鹽、過溴酸鹽、過碘酸鹽、其酸類及其混合物；過硼酸；過硼酸鹽；過碳酸鹽；過氧酸，其包括但不限於，過醋酸、過苯甲酸、間-氯過苯甲酸、其鹽類；高錳酸鹽；鉻酸鹽；鈰化合物；鐵氰化物，其包括但不限於，鐵氰化鉀；過氧化氫；過碘酸；碘酸鉀；高錳酸鉀；過硫酸銨；鉬酸銨；硝酸鐵；硝酸；硝酸鉀；及其混合物。
較佳的氧化劑包括，舉例來說，過氧化氫。
在一特定具體實施例中，該CMP組合物可包含(過氧化氫)H2 O2 作為替代性氧化劑。H2 O2 的濃度可介於該研磨組合物總重量的約0.005重量%至約5.0重量%，約0.1重量%至約0.25重量%，或約0.15重量%至約0.2重量%。
在特定的具體實施例中，該CMP組合物另外包含pH緩衝劑。該pH緩衝劑通常為酸或鹼。該pH緩衝劑可用以提昇或降低該CMP組合物的pH。而且該pH緩衝劑可用以，舉例來說，改善該研磨組合物的穩定性，改善處理及使用時的安全性及/或符合多種不同規範的要求。
降低該CMP組合物的pH的適合pH緩衝劑包括，但不限於，氫氯酸、硝酸、硫酸、酒石酸、丁二酸、檸檬酸、蘋果酸、丙二酸、多種不同的脂肪酸、多種不同的聚羧酸及其混合物。
提昇該CMP組合物的pH的適合pH緩衝劑包括，但不限於，氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨、氫氧化四甲基銨及其混合物。
在特定的具體實施例中，該CMP組合物另外包含表面活性劑。該表面活性劑一般係用於減少缺陷。該表面活性劑可為陰離子型、陽離子型或非離子型。表面活性劑的實例包括，但不限於，聚乙二醇十六醚、聚乙二醇十二醚、聚乙二醇油醇醚及聚乙二醇去水山梨糖醇單月桂酯。
該表面活性劑介於約0.0001重量%至約1重量%。
在特定的具體實施例中，該CMP組合物另外包含生物殺滅劑。尤其是當該等CMP研磨組合物的pH值接近中性pH條件或在中性pH條件左右時，在附入的CMP研磨組合物中使用生物殺滅劑將降低或消除細菌及其他微生物。
該生物殺滅劑介於約0.0001重量%至約0.03重量%。
生物殺滅劑的實例包括，但不限於，商業上可購得的Kathon群組的生物殺滅劑，例如，KathonTM、Kathon II、KathonTM 886 MW生物殺滅劑、Kathon 893 MW生物殺滅劑及Kathon CC生物殺滅劑。
在特定的具體實施例中，該CMP組合物另外包含聚合物。該聚合物可用於不同目的例如黏度改質、減少缺陷或TEOS移除速率的抑制。該等聚合物可具有不同分子量。聚合物的實例包括，但不限於，聚(丙烯酸)、聚(環氧乙烷)、聚(伸乙亞胺)、聚(4-乙烯基吡啶)及聚(乙烯醇)。
該聚合物介於約0.0001重量%至約0.5重量%。
該組合物的剩餘部分是液體載劑。較佳地，該液體載劑係去離子水。
本發明也提供一種使用以上揭示的CMP組合物從半導體基板表面化學機械研磨移除材料之方法。
該方法包含下列步驟：
e)提供研磨墊；
f)提供化學機械研磨組合物，其包含：
1.研磨料；
2.化學添加物；
3.剩餘部分實質上係液體載劑；
及任意地
4. pH緩衝劑；
5.表面活性劑；及
7)生物殺滅劑；
其中該化學添加物係選自由六氫吡嗪衍生物、經取代的4-嗎啉衍生物、經取代的胺基磺酸衍生物及其鹽類、經取代的三級胺化合物及其鹽類、經取代的雙胺化合物及其鹽類及其組合所組成的群組；
g)使該半導體基板的表面與該研磨墊和該化學機械研磨組合物接觸；及
h)研磨該半導體基板的表面；
其中使該含移除材料的表面的至少一部分同時與該研磨墊和該化學機械研磨組合物接觸。
本發明也提供一種使用以上揭示的CMP組合物從半導體基板的表面與至少另一材料(該第二材料)相比選擇性化學機械研磨一材料(該第一材料)之方法。
該方法包含下列步驟：
a)提供具有含第一材料及至少一第二材料的表面的半導體基板；
b)提供研磨墊；
c)提供化學機械研磨組合物，其包含：
1)研磨料；
2)化學添加物；
3)剩餘部分實質上係液體載劑；
及任意地；
4)pH緩衝劑；
5)表面活性劑；及
6)生物殺滅劑；
其中該化學添加物係選自由六氫吡嗪衍生物、經取代的4-嗎啉衍生物、經取代的胺基磺酸衍生物及其鹽類、經取代的三級胺化合物及其鹽類、經取代的雙胺化合物及其鹽類及其組合所組成的群組；
d)使該半導體基板的表面與該研磨墊和該化學機械研磨組合物接觸；及
e)研磨該半導體基板的表面以選擇性地移除該第一材料；其中使該含第一材料的表面的至少一部分同時與該研磨墊和該化學機械研磨組合物接觸；而且該第一材料的移除速率對該第二材料的移除速率的比率等於或大於1。
該等CMP組合物具有介於約2.0至約8.0的pH值。在一具體實施例中，該pH介於約2.0至7.5。在另一具體實施例中，the pH介於約3.0至約6.5。在又另一具體實施例中，該pH介於約4.0至約5.5。在另一具體實施例中，該CMP組合物具有接近4.0或接近5.0的pH值。
適合的研磨料包括，但不限於，氧化鋁、氧化鈰、氧化鍺、氧化矽、摻鋁氧化矽、氧化鈦、氧化鋯及其混合物。在一具體實施例中，該研磨料係氧化矽例如，舉例來說，膠態氧化矽發烟氧化矽。在另一具體實施例中，該研磨料係膠態氧化矽，該膠態氧化矽可由矽酸鈉製造，或也可由四乙基原矽酸酯(TEOS)或四甲基原矽酸酯(TMOS)製造。在又另一具體實施例中，該研磨料係摻鋁的膠態氧化矽。
該第一材料和該第二材料的實例包括，但不限於：
該第一材料係“SiC”而且該第二材料係SiO2 ；
該第一材料係“SiN”而且該第二材料係SiO2 ；
該第一材料係“SiC”而且該第二材料係“SiN”；及
該第一材料係“SiCx Ny ”；而且該第二材料係SiO2 ；
其中x介於0.1重量%至55重量%，y介於0.1重量%至32重量%。
參數
文中所用的參數係定義於下文。
：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：向下作用力：CMP期間施加的壓力，單位psi
min：分鐘
psi：每平方吋磅數
PS：研磨設備的壓盤轉動速度，以rpm(每分鐘轉數)表示
SF：CMP組合物流量，ml/min
移除速率(RR)及選擇性
“SiC”RR 2.0 psi CMP設備於2.0 psi向下壓力下測量到的移除速率
“SiN”RR 2.0 psi CMP設備於2.0 psi向下壓力下測量到的移除速率
TEOS RR 2.0 psi CMP設備於2.0 psi向下壓力下測量到的移除速率
“SiC”RR/”SiN”RR或“SiC”RR/TEOS RR於相同向下作用力(psi)下的選擇性
第I型化學添加物：六氫吡嗪衍生物
第II型化學添加物：經取代的4-嗎啉衍生物
第III型化學添加物：有機胺基磺酸衍生物及其鹽類
第IV型化學添加物：經取代的胺化合物及其鹽類
第V型化學添加物：經取代的雙胺化合物及其鹽類
加工實施例1
通用程序
在以下所示的加工實施例中，使用這些程序及以下提供的實驗條件進行CMP實驗。實驗中所用的CMP設備為Mirra，由加州，聖塔克拉拉，95054，Bowers大道3050號的Applied Materials公司製造。於壓盤上使用由Dow Chemicals所供應的IC-1010研磨墊以供空白晶圓研磨研究之用。墊子先經由進行墊子修整磨合，緊接著研磨仿氧化物(藉由電漿強化CVD由TEOS前驅物沉積，縮寫成PETEOS)晶圓而磨合。在所有墊子磨合及研磨程序的期間使用由Saesol Diamond Industries有限公司提供的Saesol墊子修整碟盤。
使用厚度為800或3000埃的空白“SiC”晶圓、“SiN”晶圓及TEOS晶圓進行研磨實驗。這些空白晶圓係自加州，95126，坎貝爾大道1150號，Silicon Valley Microelectronics購得。
除非另行指明，否則所有百分比皆為重量百分比。
表1中顯示一些化學添加物的結構。
表2所示的所有CMP組合物含有3.0重量%的膠態氧化矽研磨料、0.25重量%化學添加物，而且該等CMP組合物的pH係約5.0，在表2中把沒用化學添加物的CMP組合物當作基線並且標示為對照組。向下作用力為2 psi。
針對該等CMP組合物選擇不同類型的化學添加物，在表2中顯示對於碳化矽移除速率的效應。
如表2所示，不含化學添加物的標準CMP組合物具有600埃/分的平均“SiC”膜研磨移除速率。
當第I型添加物，4-(2-羥乙基)六氫吡嗪-1-乙磺酸(HEPES)、1,4-六氫吡嗪二乙磺酸(PIPES)或4-(2-羥乙基)-1六氫吡嗪丙基磺酸(EPPS)，係加於該等研磨組合物時，該“SiC”膜移除速率係分別提昇至910埃/分、863埃/分及682埃/分。當HEPES當添加物使用時該移除速率提昇呈現約52%移除速率提昇，當PIPES當添加物使用時約44%移除速率提昇，而且當EPPS當添加物使用時約14%。
表2中也顯示，當第II型添加物，4-嗎啉丙基磺酸(MOPS)，係加於該等研磨組合物時，該“SiC”膜移除速率係提昇至841埃/分。比起對照組當MOPS當添加物使用時此移除速率提昇呈現約40%移除速率提昇。
表2中也顯示，當第III型添加物，2-[(2-羥基-1,1-雙(羥甲基)乙基)胺基]乙磺酸(TES)、N-(2-乙醯胺基)-2-胺基乙磺酸(ACES)或N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)，係分別加於該等研磨組合物時，該“SiC”膜移除速率分別提昇至TES的929埃/分，ACES的843埃/分及BES的965埃/分。比起對照組當TES當添加物使用時此移除速率提昇呈現約55%移除速率提昇，當ACES當添加物使用時約41%移除速率提昇及當BES當添加物使用時約61%移除速率提昇。
表2中也顯示，當第IV型添加物，N-[叁(羥甲基)甲基]甘胺酸(TRICINE)或N,N-雙(2-羥乙基)甘胺酸(BICINE)，係分別加於該等研磨組合物時，該“SiC”膜移除速率分別提昇至TRICINE的916埃/分及BICINE的878埃/分。比起對照組當TRICINE當添加物使用時此移除速率提昇呈現約53%移除速率提昇及當BICINE當添加物使用時約46%移除速率提昇。
從表2描述的數據明顯可見，當該CMP組合物包含化學添加物時使碳化矽移除速率強烈提昇。該等移除速率可藉由改變用於該組合物中的化學添加物而調整。
一般，提高CMP組合物中的研磨料濃度提供在CMP製程中提高“SiC”膜的移除速率的方法。然而，提高研磨料濃度傾向造成更多與粒子有關的缺陷而且可能造成完成晶圓表面的機械損壞。由此，具有相當低濃度的研磨料但是含有化學添加物的CMP研磨組合物提供能提高“SiC”膜的移除速率的較佳選擇方案。
除了使用含有化學添加物的CMP組合物提昇“SiC”膜移除速率的前述益處之外，當研磨多類型膜，例如“SiC”、“SiN”及二氧化矽時也能達成可調整的選擇性。
表3中列舉使用不同添加物的“SiC”、“SiN”及TEOS膜的移除速率。
表3中的實例舉例說明，比起在沒有化學添加物的情形中，使用化學添加物提昇所有測試材料：“SiC”、“SiN”及TEOS膜的移除速率，亦即移除速率高於該對照組。
舉例來說，如圖1所示，據證實比起該對照組，使用HEPES及ACES將提昇“SiC”及“SiN”移除速率。此外，比起該對照組ACES提供比HEPES更高的“SiN”移除速率，顯示該提昇作用可調整。
在另一實施例中，如圖2所示，使用化學添加物BES及BICINE均導致高“SiC”移除速率。然而，BES的“SiN”移除速率是594埃/分，而Bicine的“SiN”移除速率是109埃/分。由此，BES提供給該“SiN”移除更高許多的提昇作用，再次顯示該提昇作用可調整。
在表4中列舉“SiC”/“SiN”、“SiC”/TEOS及“SiN”/TEOS的移除選擇性，如移除速率的比率所示。
如表4所示，該等移除選擇性可依據使用的化學添加物的類型調整(提高或降低)。
舉例來說，在使用HEPES、MOPS、TES、BES、Tricine及Bicine的案例中，“SiC”/TEOS的選擇性比該對照組更高。請注意對於那些化學添加物“SiC”的移除速率比該對照組更高(表4所示)。
在另一實施例中，由於添加TES及TRICINE而提昇的“SiC”移除速率類似(分別為929及916埃/分，如表3所示)。該二者的“SiC”/TEOS移除選擇性也類似(約12，如表4所示)。然而，該等“SiC”/”SiN”移除選擇性分別為3.4及4.8。
在另一實施例中，添加物像是BES及BICINE二者導致分別為11及13.7的高“SiC”移除速率(圖2)及高“SiC”/TEOS移除選擇性(表4)。然而，BES的“SiC”/”SiN”移除選擇性是1.6而且BICINE的是8.1，而BES的“SiN”/TEOS移除選擇性是6.8而且BICINE的是1.7。
由此，表4中的移除選擇性證實關於含有不同化學添加物的CMP組合物之一材料的選擇性移除對比於另一材料的可調整性。
此外，當研磨多類型的膜，例如“SiC”、“SiN”及二氧化矽時可藉由變化該研磨組合物的pH進一步達成可調整的選擇性。
加工實施例2
通用程序
在以下所示的加工實施例中，使用這些程序及以下提供的實驗條件進行CMP實驗。實驗中所用的CMP設備為Mirra，由加州，聖塔克拉拉，95054，Bowers大道3050號的Applied Materials公司製造。於壓盤上使用由Dow Chemicals所供應的Politex研磨墊以供空白晶圓研磨研究之用。墊子藉由研磨仿氧化物(藉由電漿強化CVD由TEOS前驅物沉積，縮寫成PETEOS)晶圓而磨合。沒在該Politex墊子上應用修整。
使用空白“SiN”晶圓及TEOS晶圓進行研磨實驗。這些空白晶圓係自加州，95126，坎貝爾大道1150號，Silicon Valley Microelectronics購得。
除非另行指明，否則所有百分比皆為重量百分比，而且表中的數據是一次數據而且各數字均為研磨二晶圓的平均值。
表5中顯示所有CMP組合物含有3.0重量%摻鋁膠態氧化矽研磨料、0.1重量%化學添加物，而且該等CMP組合物的pH係約5.5。向下作用力為2 psi。在表5中把沒用化學添加物的CMP組合物當作基線並且標示為對照組。針對該等CMP組合物選擇不同類型的化學添加物，在表5中顯示對於氮化矽移除速率的效應。
如表5所示，不含化學添加物的標準CMP組合物具有145埃/分的平均“SiN”膜研磨移除速率。
當第I型添加物，4-(2-羥乙基)六氫吡嗪-1-乙磺酸(HEPES)，係加於該等研磨組合物時，該“SiN”膜移除速率係提昇至412埃/分。當HEPES當添加物使用時該移除速率提昇呈現約184%移除速率提昇。
表5中也顯示，當第II型添加物，4-嗎啉丙基磺酸(MOPS)，係加於該等研磨組合物時，該“SiN”膜移除速率係提昇至460埃/分。比起對照組當MOPS當添加物使用時此移除速率提昇呈現約217%移除速率提昇。
表5中也顯示，當第III型添加物，N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)，係加於該等研磨組合物時，該“SiN”膜移除速率係提昇至433埃/分。比起對照組當BES當添加物使用時此移除速率提昇呈現約199%移除速率提昇。
還有，表5中也顯示，當第IV型添加物，N-[叁(羥甲基)甲基]甘胺酸(TRICINE)，係加於該等研磨組合物時，該“SiN”膜移除速率係提昇至328埃/分。比起對照組當TRICINE當添加物使用時此移除速率提昇呈現約126%移除速率提昇。
從表5描述的數據明顯可見，當該CMP組合物包含化學添加物時使氮化矽移除速率強烈提昇。
該等移除速率可藉由改變用於該組合物中的化學添加物而調整。舉例來說，如圖3所示，HEPES、MOPS、BES及Tricine的運用證實了比起對照組的“SiN”移除速率提昇。此外，比起該對照組HEPES、MOPS及BES提供比Tricine更高的“SiN”移除速率提昇作用，顯示該提昇作用可調整。
表6中列舉使用不同添加物的“SiN”及TEOS膜的移除速率及如“SiN”/TEOS的移除速率的比率所示之移除選擇性。
如表6所示，當使用該等化學添加物時的移除選擇性均比該對照組更高。
藉由選擇於該等CMP組合物中的二不同濃度之不同類型化學添加物，在表7中顯示對於氮化矽移除速率的效應。
表7所示的所有CMP組合物含有3.0重量%的摻鋁膠態氧化矽研磨料、0.025重量%或0.25重量%化學添加物，而且該等CMP組合物的pH係約5.5。在表7中把沒用化學添加物當作基線並且標示為對照組。向下作用力為2 psi。
如表7所示，不含化學添加物的標準CMP組合物具有67埃/分的平均“SiN”膜研磨移除速率。
當第I型添加物，4-(2-羥乙基)六氫吡嗪-1-乙磺酸(HEPES)，係於0.025重量%及0.25重量%下加於該等研磨組合物時，該“SiN”膜移除速率係分別提昇至162埃/分及524埃/分。當HEPES當添加物使用時，於該0.025重量%及0.25重量%濃度水準的添加物下提高的移除速率分別呈現約142%及682%移除速率增量。於0.25重量%添加物下的移除速率增量比於0.025重量%添加物下的移除速率增量更高。
表7中也顯示，當第II型添加物，4-嗎啉丙基磺酸(MOPS)，係於0.025重量%及0.25重量%下加於該等研磨組合物時，該“SiN”膜移除速率係分別提昇至267埃/分及473埃/分。當MOPS當添加物使用時，於該0.025重量%及0.25重量%濃度水準的添加物下的移除速率提高分別呈現約299%及606%移除速率增量。於0.25重量%添加物下的移除速率增量比於0.025重量%添加物下的移除速率增量更高。
表7中也顯示，當第III型添加物，N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)，係於0.025重量%及0.25重量%下加於該等研磨組合物時，該“SiN”膜移除速率分別提昇至249埃/分及586埃/分。當BES當添加物使用時，於該0.025重量%及0.25重量%濃度水準的添加物下的移除速率提高分別呈現約272%及775%移除速率增量。於0.25重量%添加物下的移除速率增量比於0.025重量%添加物下的移除速率增量更高。
還有，表7中也顯示，當第IV型添加物，N-[叁(羥甲基)甲基]甘胺酸(TRICINE)，係於0.025重量%及0.25重量%下加於該等研磨組合物時，該“SiN”膜移除速率分別提昇至106埃/分及365埃/分。當BES當添加物使用時，於該0.025重量%及0.25重量%濃度水準的添加物下的移除速率提高分別呈現約58%及445%移除速率增量。於0.25重量%添加物下的移除速率增量比於0.025重量%添加物下的移除速率增量更高。
從表7描述的數據明顯可見，與表5一致，當該CMP組合物包含化學添加物時使氮化矽移除速率強烈提昇。
該等移除速率可藉由改變用於該組合物中的化學添加物而調整。舉例來說，如圖4所示，HEPES、MOPS、BES及Tricine的運用證實了比起對照組的“SiN”移除速率提昇。此外，比起該對照組HEPES、MOPS及BES提供比Tricine更高的“SiN”移除速率提昇作用，顯示該提昇作用可調整。此外，於0.25重量%添加物下的移除速率增量比於0.025重量%添加物下的移除速率增量更高。
表8中列舉使用於0.025重量%或0.25重量%下的不同添加物之“SiN”及TEOS膜的移除速率及如“SiN”/TEOS的移除速率的比率所示之移除選擇性。
如表8所示，當使用該等化學添加物時的移除選擇性均比該對照組更高。
總而言之，本發明所揭示的含有化學添加物的CMP組合物證實研磨半導體基板時的提昇移除速率。該等含有化學添加物的CMP組合物也提供比TEOS移除意外更高的選擇性給“SiC”移除。此外，該等CMP組合物提供於“SiC”/”SiN”、“SiC”/TEOS、“SiN”/TEOS間的可調整的選擇性研磨。
該可調整的選擇性研磨結果預期能擴及“SiCx Ny ”/TEOS。
以上列舉的本發明的加工實施例及具體實施例示範可由本發明完成的諸多具體實施例。預期已明確揭示者以外的諸多材料也可做到。也可應用該製程的諸多其他組態及用於該製程中的材料。
圖1顯示4-(2-羥乙基)六氫吡嗪-1-乙磺酸(HEPES)及N-(2-乙醯胺基)-2-胺基乙磺酸(ACES)在“SiC”、“SiN”及二氧化矽(TEOS)上的CMP移除速率效應。
圖2顯示N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)及N,N-雙(2-羥乙基)甘胺酸(BICINE)在“SiC”、“SiN”及二氧化矽(TEOS)上的CMP移除速率效應。
圖3顯示4-(2-羥乙基)六氫吡嗪-1-乙磺酸(HEPES)、3-(N-嗎啉基)丙基磺酸(MOPS)、N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)及N-[叁(羥甲基)甲基]甘胺酸(TRICINE)在“SiN”及二氧化矽(TEOS)上的CMP移除速率。
圖4顯示4-(2-羥乙基)六氫吡嗪-1-乙磺酸(HEPES)、3-(N-嗎啉基)丙基磺酸(MOPS)、N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)及N-[叁(羥甲基)甲基]甘胺酸(TRICINE)於二不同添加濃度下在“SiN”及二氧化矽(TEOS)上的CMP移除速率效應。

Claims (21)

  1. 一種使用一組合物對具有含第一材料及至少一第二材料的表面的半導體基板進行化學機械研磨的用途，其中該第一材料及該第二材料係選自由“SiCx Ny ”,“SiC”,“SiN”及SiO2 所組成的群組的不同材料，其中x介於0.1重量%至55重量%，y介於0.1重量%至32重量%，該組合物包含：a)0.05重量%至30重量%的研磨料；g)0.025重量%至5重量%的化學添加物；及h)剩餘部分實質上為液體載劑；其中該化學添加物係選自由下列所組成的群組：具有下列一般分子結構的六氫吡嗪衍生物： 其中R1 及R2 係獨立地選自由烷基、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、有機胺及其組合所組成的群組；具有下列一般分子結構的經取代的4-嗎啉衍生物： 其中R係選自由烷基、烷氧基、具有一或更多羥基的經取 代的有機基團、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、有機胺及其組合所組成的群組；具有下列一般分子結構的經取代的有機胺基磺酸衍生物及其鹽類： 其中R及R’係獨立地選自由氫、烷基、環己基、烷氧基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、經取代的有機醯胺基、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、有機胺及其組合所組成的群組；而且n等於1至10；具有下列一般分子結構的經取代的胺化合物及其鹽類： 其中，R、R’及R”係獨立地選自由氫、烷基、環己基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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、經取代的有機醯胺基及其組合所組成的群組；具有下列一般分子結構的經取代的雙胺化合物及其鹽類： 其中，R、R’、R”及R'''係獨立地選自由氫、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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、經取代的有機醯胺基及其組合所組成的群組；而且n等於1至10；及其組合；而且該化學機械研磨組合物的pH係2.0至8.0。
  2. 如申請專利範圍第1項之用途，其中該化學添加物係選自由4-(2-羥乙基)六氫吡嗪-1-乙磺酸(HEPES)、1,4-六氫吡嗪二乙磺酸(PIPES)、二水合六氫吡嗪-1,4-雙(2-羥丙基磺酸)(POPSO)、4-(2-羥乙基)-1-六氫吡嗪丙基磺酸(EPPS)及其組合所組成的群組的六氫吡嗪衍生物。
  3. 如申請專利範圍第1項之用途，其中該化學添加物係選自由3-(N-嗎啉基)丙基磺酸(MOPS)、4-嗎啉乙磺酸(MES)、β-羥基-4-嗎啉丙基磺酸(MOPSO)及其組合所組成的群組的經取代的4-嗎啉衍生物。
  4. 如申請專利範圍第1項之用途，其中該化學添加物係選自由下列所組成的群組的有機胺基磺酸及其鹽：當R=R’=氫 時為一級胺系有機磺酸及其鹽；當R、R’當中僅一者為氫而且係連至氮時為二級胺系有機磺酸及其鹽；而且當R、R’當中無一為氫時為三級胺系有機磺酸及其鹽。
  5. 如申請專利範圍第1項之用途，其中該化學添加物係選自由2-[(2-羥基-1,1-雙(羥甲基)乙基)胺基]乙磺酸(TES)、N-[叁(羥甲基)甲基]-3-胺基丙基磺酸(TAPS)、N-叁(羥甲基)甲基-4-胺基丁基磺酸(TABS)、N-(2-乙醯胺基)-2-胺基乙磺酸(ACES)、N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)、3-(環己基胺基)-1-丙基磺酸(CAPS)、2-(環己基胺基)乙磺酸(CHES)及其組合所組成的群組的有機磺酸衍生物及其鹽。
  6. 如申請專利範圍第1項之用途，其中該化學添加物係選自由2-羥基-3-[叁(羥甲基)甲基胺基]-1-丙基磺酸(TAPSO)、N-[叁(羥甲基)甲基]甘胺酸(TRICINE)、N,N-雙(2-羥乙基)甘胺酸(BICINE)、N-(2-乙醯胺基)亞胺基二醋酸(ADA)、2,2-雙(羥甲基)-2,2' ,2" -氮川三乙醇(BIS-TRIS)、3-(環己基胺基)-2-羥基-1-丙基磺酸(CAPSO)、3-(N,N-雙[2-羥乙基]胺基)-2-羥丙基磺酸(DIPSO)及其組合所組成的群組的經取代的胺化合物及其鹽。
  7. 如申請專利範圍第1項之用途，其中該化學添加物係1,3-雙[叁(羥甲基)甲基胺基]丙烷(BIS-TRIS PROPANE)的經取 代的雙胺化合物及其鹽。
  8. 如申請專利範圍第1項之用途，其中該化學添加物係選自由3-(N-嗎啉基)丙基磺酸(MOPS)、2-[(2-羥基-1,1-雙(羥甲基)乙基)胺基]乙磺酸(TES)、N-(2-乙醯胺基)-2-胺基乙磺酸(ACES)、N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)、N-[叁(羥甲基)甲基]甘胺酸(TRICINE)、N,N-雙(2-羥乙基)甘胺酸(BICINE)及其組合所組成的群組。
  9. 如申請專利範圍第1項之用途，其中該研磨料係選自由氧化鋁、氧化鈰、氧化鍺、氧化矽、摻鋁氧化矽、氧化鈦、氧化鋯及其混合物所組成的群組；而且該液體載劑係去離子水。
  10. 如申請專利範圍第1項之用途，其中該組合物另外包含：0.005重量%至5.0重量%的氧化劑，其係選自由一或更多包含至少一過氧基(-O-O-)的過氧化合物所組成的群組；及大於0.0重量%至2.0重量%的pH緩衝劑，其中該用以降低該組合物的pH的pH緩衝劑係選自由氫氯酸、硝酸、硫酸、酒石酸、丁二酸、檸檬酸、蘋果酸、丙二酸、多種不同的脂肪酸、多種不同的聚羧酸及其混合物所組成的群組；及 該用以提高該組合物的pH的pH緩衝劑係選自由氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨及其混合物所組成的群組。
  11. 如申請專利範圍第10項之用途，其中該過氧化合物係過氧化氫。
  12. 如申請專利範圍第1項之用途，其中該組合物另外包含0.0001重量%至1重量%的表面活性劑；及/或0.0001重量%至0.03重量%的生物殺滅劑；其中該表面活性劑係選自由乙氧基化飽和及不飽和醇類所組成的群組。
  13. 一種選擇性化學機械研磨方法，其包含下列步驟：a)提供具有含第一材料及至少一第二材料的表面的半導體基板；b)提供研磨墊；c)提供化學機械研磨組合物，其包含：1)0.05重量%至30重量%的研磨料；2)0.025重量%至5.0重量%的化學添加物；3)剩餘部分實質上係液體載劑；其中該化學添加物係選自由下列所組成的群組：具有下列一般分子結構的六氫吡嗪衍生物： 其中R1 及R2 係選自由烷基、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、有機胺及其組合所組成的群組；具有下列一般分子結構的經取代的4-嗎啉衍生物： 其中R係選自由烷基、烷氧基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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、有機胺及其組合所組成的群組；經取代的有機胺基磺酸衍生物及其鹽類具有下列一般分子結構的： 其中R及R’係獨立地選自由氫、烷基、環己基、烷氧基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、經取代的有機醯胺基、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、有機胺及其組合所組成的群組；而且n等於1至10；具有下列一般分子結構的經取代的胺化合物及其鹽類： 其中，R、R’及R”係獨立地選自由氫、烷基、環己基、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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、經取代的有機醯胺基及其組合所組成的群組；具有下列一般分子結構的經取代的雙胺化合物及其鹽類： 其中，R、R’、R”及R'''係獨立地選自由氫、具有一或更多羥基的經取代的有機基團、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、經取代的有機醯胺基及其組合所組成的群組；而且n等於1至10；及其組合；而且該化學機械研磨組合物的pH係2.0至8.0；d)使該半導體基板的表面與該研磨墊和該化學機械研磨組合物接觸；及e)研磨該半導體基板的表面以選擇性地移除該第一材料；其中使該含第一材料的表面的至少一部分同時與該研磨墊和該化學機械研磨組合物接觸；該第一材料的移除速 率對該第二材料的移除速率的比率等於或大於1，其中該第一材料及該第二材料係選自由“SiCx Ny ”,“SiC”,“SiN”及SiO2 所組成的群組的不同材料，其中x介於0.1重量%至55重量%，y介於0.1重量%至32重量%。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該六氫吡嗪衍生物係選自由4-(2-羥乙基)六氫吡嗪-1-乙磺酸(HEPES)、1,4-六氫吡嗪二乙磺酸(PIPES)、二水合六氫吡嗪-1,4-雙(2-羥丙基磺酸)(POPSO)、4-(2-羥乙基)-1-六氫吡嗪丙基磺酸(EPPS)及其組合所組成的群組；該經取代的4-嗎啉衍生物係選自由3-(N-嗎啉基)丙基磺酸(MOPS)、4-嗎啉乙磺酸(MES)、β-羥基-4-嗎啉丙基磺酸(MOPSO)及其組合所組成的群組；該有機胺基磺酸衍生物係選自由2-[(2-羥基-1,1-雙(羥甲基)乙基)胺基]乙磺酸(TES)、N-[叁(羥甲基)甲基]-3-胺基丙基磺酸(TAPS)、N-叁(羥甲基)甲基-4-胺基丁基磺酸(TABS)、N-(2-乙醯胺基)-2-胺基乙磺酸(ACES)、N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)、3-(環己基胺基)-1-丙基磺酸(CAPS)、2-(環己基胺基)乙磺酸(CHES)及其組合所組成的群組；該經取代的胺化合物及其鹽係選自由2-羥基-3-[叁(羥甲基)甲基胺基]-1-丙基磺酸(TAPSO)、N-[叁(羥甲基)甲基]甘胺酸 (TRICINE)、N,N-雙(2-羥乙基)甘胺酸(BICINE)、N-(2-乙醯胺基)亞胺基二醋酸(ADA)、2,2-雙(羥甲基)-2,2' ,2" -氮川三乙醇(BIS-TRIS)、3-(環己基胺基)-2-羥基-1-丙基磺酸(CAPSO)、3-(N,N-雙[2-羥乙基]胺基)-2-羥丙基磺酸(DIPSO)及其組合所組成的群組；而且該經取代的雙胺化合物及其鹽係1,3-雙[叁(羥甲基)甲基胺基]丙烷(BIS-TRIS PROPANE)。
  15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該化學添加物係選自由3-(N-嗎啉基)丙基磺酸(MOPS)、2-[(2-羥基-1,1-雙(羥甲基)乙基)胺基]乙磺酸(TES)、N-(2-乙醯胺基)-2-胺基乙磺酸(ACES)、N,N-雙(2-羥乙基)-2-胺基乙磺酸(BES)、N-[叁(羥甲基)甲基]甘胺酸(TRICINE)、N,N-雙(2-羥乙基)甘胺酸(BICINE)及其組合所組成的群組。
  16. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該研磨料係選自由氧化鋁、氧化鈰、氧化鍺、氧化矽、摻鋁氧化矽、氧化鈦、氧化鋯及其混合物所組成的群組；而且該液體載劑係去離子水。
  17. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該化學機械研磨組合物另外包含： 0.005重量%至5.0重量%的氧化劑，其係選自由一或更多包含至少一過氧基(-O-O-)的過氧化合物所組成的群組；及大於0.0重量%至2.0重量%的pH緩衝劑；其中該用以降低該組合物的pH的pH緩衝劑係選自由氫氯酸、硝酸、硫酸、酒石酸、丁二酸、檸檬酸、蘋果酸、丙二酸、多種不同的脂肪酸、多種不同的聚羧酸及其混合物所組成的群組；及該用以提高該組合物的pH的pH緩衝劑係選自由氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨及其混合物所組成的群組。
  18. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該化學機械研磨組合物另外包含0.0001重量%至1重量%的表面活性劑；及/或0.0001重量%至0.03重量%的生物殺滅劑；其中該表面活性劑係選自由乙氧基化飽和及不飽和醇類所組成的群組。
  19. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第一材料係“SiCx Ny ”；而且該第二材料係選自由SiO2 及“SiN”所組成的群組；其中x介於0.1重量%至55重量%，y介於0.1重量%至32重量%。
  20. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第一材料係“SiC”而且該第二材料係SiO2 或“SiN”。
  21. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該第一材料係“SiN”而且該第二材料係SiO2 。
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