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1、(10)申请公布号 CN 102559063 A (43)申请公布日 2012.07.11 CN 102559063 A *CN102559063A* (21)申请号 201110372479.8 (22)申请日 2011.09.22 12/887,963 2010.09.22 US C09G 1/02(2006.01) H01L 21/311(2006.01) B24B 37/24(2012.01) (71)申请人 罗门哈斯电子材料 CMP 控股股份有 限公司 地址 美国特拉华州 (72)发明人 刘振东 郭毅 K-AK雷迪 张广云 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 3110。
2、0 代理人 陈哲锋 (54) 发明名称 具有可调介电抛光选择性的浆料组合物及抛 光基材的方法 (57) 摘要 一种化学机械抛光浆料组合物， 包括作为初 始成分的 ： 水 ； 研磨剂 ； 如式 (I) 的卤化季铵化合 物 ； 以及， 任选地， 如式 (II) 的双季化物质， 其中 每个 A 独立地选自 N 和 P ； 其中 R1选自饱和或不 饱和的C1-C15烷基、 C6-C15芳基和C6-C15芳烷基 ； 其 中 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R 7各自选自氢、 饱和或不饱和 的 C1-C15烷基、 C6-C15芳基、 C6-C15芳烷基和 C6-C15 烷芳基 ； 并且其中式 (I。
3、I) 中的阴离子可为平衡式 (II) 中阳离子上的 2+ 电荷的任何阴离子或阴离 子的组合。 同时， 提供制备化学机械抛光浆料组合 物的方法和使用化学机械抛光浆料组合物抛光基 材的方法。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 9 页 1/3 页 2 1. 一种化学机械抛光浆料组合物， 所述组合物包括作为初始成分的下述组分 ： 水 ； 研磨剂 ； 如式 (I) 的卤化季铵化合物 ： 其中 R8选自 C1-10烷基和 C1-10羟烷基 ； 其中 X1为选自氯化物、 溴化。
4、物、 碘化物和氟化物 的卤化物 ； 其中 R9、 R10和 R11各自独立地选自饱和或不饱和的 C1-10烷基、 C1-10卤代烷基、 C6-15 芳基、 C6-15卤代芳基、 C6-15芳烷基和 C6-15卤代芳烷基 ； 并且其中式 (I) 中的阴离子可为平衡 式 (I) 中阳离子上的 + 电荷的任何阴离子 ； 以及， 任选地， 如式 (II) 的双季化物质 ： 其中每个 A 独立地选自 N 和 P ； 其中 R1选自饱和或不饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15芳基和 C6-C15芳烷基 ； 其中 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R7各自选自氢、 饱和或不饱和的 C1-C15烷基。
5、、 C6-C15芳 基、 C6-C15芳烷基和 C6-C15烷芳基 ； 并且其中式 (II) 中的阴离子可为平衡式 (II) 中阳离子 上的 2+ 电荷的任何阴离子或阴离子的组合。 2. 如权利要求 1 所述的化学机械抛光浆料组合物， 其中所述化学机械抛光浆料组合物 包括作为初始成分的下述组分 ： 水 ； 0.1-40wt的研磨剂 ； 0.001-1wt的如式 (I) 的卤化季铵化合物 ； 和 0-1wt的如式 (II) 的双季化物质。 3. 如权利要求 1 所述的化学机械抛光浆料组合物， 其中所述化学机械抛光浆料组合物 包括作为初始成分的下述组分 ： 水 ； 0.1-10wt的研磨剂 ； 0。
6、.002-0.5wt的如式 (I) 的卤化季铵化合物， 其中 R8选自 -(CH2)2- 基， -CH2CHOH 基， -(CH2)3- 基和 -(CH2)2-CHOH ； 其中 X1是选自氯化物和溴化物的卤化物 ； 其中 R9、 R10和 R11 各自独立地选自 -CH3基和 -CH2CH3基 ； 并且式 (I) 中的阴离子选自氯化物阴离子和溴化物 阴离子 ； 和， 0.002-0.2wt的如式 (II) 的双季化物质 ； 其中每个 A 为 N ； 其中 R1为 -(CH2)4- 基 ； 其 权 利 要 求 书 CN 102559063 A 2 2/3 页 3 中 R2、 R3、 R4、 R。
7、5、 R6和 R7各自为 -(CH2)3CH3基。 4. 如权利要求 1 所述的化学机械抛光浆料组合物， 其中所述化学机械抛光浆料组合物 包括作为初始成分的下述组分 ： 水 ； 0.1-10wt的研磨剂， 其中研磨剂为具有 20-50nm 平均粒径的胶体二氧化硅研磨剂 ； 0.01-0.2wt的如式 (I) 的卤化季铵化合物， 其中 R8选自 -(CH2)2- 基、 -CH2CHOH 基、 -(CH2)3- 基和 -(CH2)2-CHOH ； 其中 X1是选自氯化物和溴化物的卤化物 ； 其中 R9、 R10和 R11 各自独立地选自 -CH3基和 -CH2CH3基 ； 并且式 (I) 中的阴离。
8、子选自氯化物阴离子和溴化物 阴离子 ； 和， 0.01-0.05wt的如式 (II) 的双季化物质 ； 其中每个 A 为 N ； 其中 R1为 -(CH2)4- 基 ； 其 中 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R7各自为 -(CH2)3CH3基 ； 并且其中式 (II) 中平衡阳离子上的 2+ 电荷 的阴离子选自卤化物阴离子和氢氧根阴离子。 5. 一种制备化学机械抛光浆料组合物的方法， 所述方法包括 ： 提供水 ； 提供研磨剂 ； 提供一种如式 (I) 的卤化季铵化合物 ： 其中 R8选自 C1-10烷基和 C1-10羟烷基 ； 其中 X1为选自氯化物、 溴化物、 碘化物和氟化物 的卤。
9、化物 ； 其中 R9、 R10和 R11各自为选自饱和或不饱和的 C1-10烷基、 C1-10卤代烷基、 C6-15芳 基、 C6-15卤代芳基、 C6-15芳烷基和 C6-15卤代芳烷基 ； 并且式 (I) 中的阴离子可为平衡式 (I) 中阳离子上的 + 电荷的任何阴离子 ； 以及， 任选地， 提供如式 (II) 的双季化物质 ： 其中每个 A 独立地选自 N 和 P ； 其中 R1选自饱和或不饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15芳基和 C6-C15芳烷基 ； 其中 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R7各自独立地选自氢、 饱和或不饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15芳基、 C。
10、6-C15芳烷基和 C6-C15烷芳基 ； 并且式 (II) 中的阴离子可为平衡式 (II) 中阳 离子上的 2+ 电荷的任何阴离子或阴离子的组合 ； 提供 pH 调节剂 ； 混合水 ； 研磨剂 ； 如式 (I) 的卤化季铵化合物 ； 和， 任选的如式 (II) 的双季化物质以形 成化学机械抛光浆料组合物 ； 并且， 权 利 要 求 书 CN 102559063 A 3 3/3 页 4 必要时把 pH 调节剂加入浆料以调节化学机械研磨浆料组合物的 pH 至小于 7。 6. 一种化学机械抛光基材的方法， 所述方法包括 ： 提供基材， 其中该基材包括二氧化硅和 Si3N4中的至少一种 ； 提供如权。
11、利要求 1 所述的化学机械抛光浆料组合物， 其中选择如式 (I) 的卤化季铵化 合物的浓度和任选的如式 (II) 的双季化物质的浓度以调节化学机械研磨浆料组合物显示 出的对于二氧化硅和 Si3N4中的至少一种的去除速率 ； 提供具有抛光面的化学机械抛光垫片 ； 在化学机械抛光垫片的抛光面和基材之间的界面建立动态接触， 下压力为 0.69-34.5kPa ； 并且， 将化学机械抛光浆料组合物分配在化学机械抛光垫片和基材之间的界面处或邻近处 的化学机械抛光垫片上 ； 其中提供的化学机械抛光浆料组合物具有小于 7 的 pH 值 ； 其中基材被抛光 ； 并且， 其中二氧化硅和 Si3N4中的至少一种的。
12、一部分被从基材去除。 7. 如权利要求 6 所述的方法， 其中所提供的化学机械抛光浆料组合物包括作为初始成 分的下述组分 ： 水 ； 0.1-10wt的研磨剂， 其中研磨剂为具有 20-50nm 平均粒径的胶体二氧化硅研磨剂 ； 0.01-0.2wt的如式 (I) 的卤化季铵化合物， 其中 R8选自 -(CH2)2- 基、 -CH2CHOH 基、 -(CH2)3- 基 ； 其中 X1是选自氯化物和溴化物的卤化物 ； 其中 R9、 R10和 R11各自独立地选 自 -CH3基和 -CH2CH3基 ； 并且其中式 (I) 中的阴离子选自氯化物阴离子和溴化物阴离子 ； 和， 0.01-0.05wt的。
13、如式(II)的双季化物质 ； 其中每个A为N ； R1为-(CH2)4-基 ； 其中R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R7各自为 -(CH2)3CH3基 ； 并且， 所提供的化学机械抛光浆料组合物具有 2-4 的 pH 值。 8. 如权利要求 7 所述的方法， 其中基材包括二氧化硅并且其中化学机械抛光浆料组合 物调节到具有 200 到的二氧化硅去除速率。 9. 如权利要求 7 所述的方法， 其中基材包括 Si3N4并且其中化学机械抛光浆料组合物 调节到具有 300 到的 Si3N4去除速率。 10. 如权利要求 7 所述的方法， 其中基材包括二氧化硅和 Si3N4并且其中化学机械抛光 浆。
14、料组合物调节到显示出 1 2-10 1 比的二氧化硅相对于 Si3N4的去除速率选择性。 权 利 要 求 书 CN 102559063 A 4 1/9 页 5 具有可调介电抛光选择性的浆料组合物及抛光基材的方法 技术领域 0001 本发明大体上涉及化学机械抛光领域。特别地， 本发明涉及一种化学机械抛光浆 料组合物和一种半导体材料的化学机械抛光方法以及， 更特别的是涉及一种对如二氧化硅 和 Si3N4的介电薄膜具有可调节的去除速率和去除速率选择性的化学机械抛光浆料组合 物， 该组合物用于在如高 -K 金属栅、 铜阻隔、 夹层介电质 (ILD) 和浅沟槽隔离 (STI) 方法中 化学机械抛光半导体。
15、结构的介电层。 背景技术 0002 在集成电路和其它电子装置的制造中， 多层导体、 半导体和介电材料沉积在半导 体晶片的表面之上或从半导体晶片的表面上去除。导体、 半导体和介电材料的薄层可以通 过多种沉积技术进行沉积。 现代加工中常用的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)， 也被称做 溅射， 化学气相沉积 (CVD)， 等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 和电化学电镀 (ECP)。 0003 由于材料层相继地沉积和被去除， 晶片的最上层表面变得不平坦。由于后续的半 导体加工 ( 例如， 金属化 ) 需要晶片具有平坦表面， 因此晶片需要被平整化。平整化用于去 除不期望的表面形貌和表面缺陷， 。
16、例如粗糙表面、 聚结 (agglomerated) 材料、 晶格损伤、 刮 伤和污染层或材料。 0004 化学机械平整， 或化学机械抛光 (CMP)， 是常用的平整如半导体晶片的基材的技 术。在常规的 CMP 中， 晶片安装在载体组合件上并且置于与 CMP 装置中的抛光垫片接触的 位置。载体组合件 (assembly) 对晶片提供可控制的压力， 使其压在抛光垫片上。通过外部 的驱动力， 垫片相对于晶片移动 ( 例如， 旋转 )。与此同时， 抛光组合物 (“浆料” ) 或其它 抛光液被提供于晶片和抛光垫片之间。因此， 晶片表面通过垫片表面和浆料的化学和机械 作用被抛光和使平整。 0005 一种用。
17、于隔离 (isolation) 半导体装置的元件的方法， 指的是浅沟槽隔离 (STI) 方法， 通常涉及使用形成在硅基材上的氮化硅 (Si3N4) 层， 在氮化硅层中形成浅沟槽并且沉 积介电材料 ( 例如， 氧化物 ) 以填充沟槽。典型地， 在基材的顶部沉积过量的介电材料以保 证沟槽的完全填充。之后使用化学机械平整技术去除过量的介电材料以暴露出氮化硅层。 0006 过去的装置设计强调了二氧化硅相对于氮化硅的的化学机械平整选择性 ( 即相 对于氮化硅的去除速率， 具有更高的二氧化硅去除速率 )。在这些装置设计中， 氮化硅层作 为化学机械平整方法中的停蚀层 (stopping layer)。 00。
18、07 在化学机械平整方法中， 某些近来的装置设计需要对于二氧化硅的选择性优于多 晶硅的抛光组合物 ( 即相对于多晶硅的去除速率， 具有更高的二氧化硅去除速率 )。 0008 美国专利申请公开 No.2007/0077865 中 Dysard 等公开了一种用于化学机械平整 化方法的抛光配方， 所述抛光配方提供了二氧化硅和氮化硅中的至少一种相对于多晶硅的 选择性。 Dysard等公开了一种化学机械抛光基材的方法， 该方法包括 ： (i)将含有多晶硅和 选自二氧化硅和氮化硅的材料的基材与化学机械抛光体系接触， 该体系包括 ： (a) 研磨剂， (b) 液态载体， (c) 基于液态载体和任何溶解或悬浮。
19、在其中的组分的重量计， 约 1ppm 至约 说 明 书 CN 102559063 A 5 2/9 页 6 100ppm的具有约15或更小的HLB的聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物(polyethyleneoxide/ polypropylene oxide copolymer)， 和 (d) 抛光垫片， (ii) 相对于基材移动抛光垫片， 和 (iii) 研磨至少一部分基材来抛光基材。 0009 在美国专利申请 No.6,626,968 中 Park 等公开了另一种用于化学机械平整化 方法的抛光配方， 所述抛光配方提供了二氧化硅和氮化硅中的至少一种相对于多晶硅的 选择性。Park 等公开了一种用于。
20、同时抛光具有二氧化硅层和多晶硅层的表面， pH 值为 7 至 11 的浆料形式的化学机械抛光组合物， 所述的浆料组合物基本上由以下组分组成 ： 水， 选自二氧化硅 (SiO2)、 氧化铝 (Al2O3)、 二氧化铈 (CeO2)、 氧化锰 (Mn2O3) 及其混合物的磨 粒， 和约 0.001wt至约 5wt的选自聚乙烯基甲基醚 (PVME)、 聚乙二醇 (PEG)、 聚氧乙烯 (oxyethylene)23月桂基醚(POLE)、 聚丙酸(poly propanoic acid， PPA)、 聚丙烯酸(PAA)、 聚醚乙二醇二醚 (poly ether glycol bis ether， PE。
21、GBE) 及其混合物的聚合物添加剂组 成， 其中聚合物添加剂改善二氧化硅层相对于多晶硅层的去除选择比。 0010 尽管如此， 为了维持半导体体系制造中的装置设计的动态场 (dynamic field)， 对 于能够适应于设计变化需求的具有所期望的抛光性能平衡性的化学机械抛光组合物配方 还是存在持续的需要。 例如， 仍然需要对如二氧化硅和Si3N4介电膜表现出可调节的去除速 率和去除速率选择性的化学机械抛光浆料组合物。 发明内容 0011 本发明提供一种化学机械抛光浆料组合物， 所述组合物包括作为初始成分的下述 组分 ： 水 ； 研磨剂 (abrasive) ； 如式 (I) 的卤化季铵化合物 。
22、： 其中 R8选自 C1-10烷基和 C1-10羟烷基 ； 其中 X1为选自氯化物、 溴化物、 碘化物和氟化物 的卤化物 ； 其中 R9、 R10和 R11各自独立地选自饱和或不饱和的 C1-10烷基、 C1-10卤代烷基、 C6-15 芳基、 C6-15卤代芳基、 C6-15芳烷基和C6-15卤代芳烷基 ； 并且式(I)中的阴离子可为平衡式(I) 中阳离子上的 + 电荷的任何阴离子 ； 以及， 任选地， 如式 (II) 的双季化物质 (diquaternary substance) ： 其中每个 A 独立地选自 N 和 P ； 其中 R1选自饱和或不饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15芳。
23、基和 C6-C15芳烷基 ； 其中 R2、 R3、 R4、 R4、 R6和 R7各自独立地选自氢、 饱和或不饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15芳基、 C6-C15芳烷基和 C6-C15烷芳基 ； 和其中式 (II) 中的阴离子可为平衡式 (II) 中 阳离子上的 2+ 电荷的任何阴离子或阴离子的组合。 说 明 书 CN 102559063 A 6 3/9 页 7 0012 本发明提供一种化学机械抛光浆料组合物， 所述组合物包括作为初始成分的下述 组分 ： 水 ； 0.1至40wt的研磨剂 ； 0.001至1wt的如式(I)的卤化季铵化合物 ； 其中R8选 自 C1-10烷基和 C1-10。
24、羟烷基 ； 其中 X1为选自氯化物、 溴化物、 碘化物和氟化物的卤化物 ； 其中 R9、 R10和 R11各自独立地选自饱和或不饱和的 C1-10烷基、 C1-10卤代烷基、 C6-15芳基、 C6-15卤代 芳基、 C6-15芳烷基和 C6-15卤代芳烷基 ； 和其中式 (I) 中的阴离子可为平衡式 (I) 中阳离子 上的 + 电荷的任何阴离子 ； 和， 0 至 1wt的如式 (II) 的双季化物质 ； 其中每个 A 独立地选 自 N 和 P ； 其中 R1选自饱和或不饱和的 C1-C15烷基， C6-C15芳基和 C6-C15芳烷基 ； 其中 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R7各。
25、自独立地选自氢、 饱和或不饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15芳基、 C6-C15芳烷基和 C6-C15烷芳基 ； 并且其中式 (II) 中的阴离子可为平衡式 (II) 中阳离子上的 2+ 电荷的任何 阴离子或阴离子的组合。 0013 本发明提供一种化学机械抛光浆料组合物， 所述组合物包括作为初始成分的下述 组分 ： 水 ； 0.1 至 10wt的研磨剂 ； 0.002 至 0.5wt的如式 (I) 的卤化季铵化合物 ； 其中 R8 选自 -(CH2)2- 基， -CH2CHOH 基， -(CH2)3- 基和 -(CH2)2-CHOH ； 其中 X1为选自氯化物和溴化物 的卤化物 ； 其中。
26、 R9、 R10和 R11各自独立地选自 -CH3基和 -CH2CH3基 ； 和其中式 (I) 的阴离子 选自氯离子和溴离子， 和， 0.002 至 0.2wt的如式 (II) 的双季化物质 ； 其中每个 A 为 N ； R1 是 -(CH2)4- 基 ； 并且 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R7各自为 -(CH2)3CH3基。 0014 本发明提供一种化学机械抛光浆料组合物， 所述组合物包括作为初始成分的下述 组分 ： 水 ； 0.1 至 10wt的研磨剂， 其中研磨剂为具有 20-50nm 平均粒径的胶体二氧化硅研 磨剂 ； 0.01 至 0.2wt的如式 (I) 的卤化季铵化合。
27、物， 其中 R8选自 -(CH2)2- 基， -CH2CHOH 基， -(CH2)3- 基和 -(CH2)2-CHOH ； 其中 X1为选自氯化物和溴化物的卤化物 ； 其中 R9、 R10和 R11 各自独立地选自 -CH3基和 -CH2CH3基 ； 和其中式 (I) 的阴离子选自氯化物 (chloride) 阴离 子和溴化物(bromide)阴离子 ； 和， 0.01至0.05wt的如式(II)的双季化物质 ； 其中每个A 为 N ； R1是 -(CH2)4- 基 ； 并且 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R7各自为 -(CH2)3CH3基 ； 和其中平衡式 (II) 中阳离子上的 。
28、2+ 电荷的阴离子选自卤化物 (halide) 阴离子和氢氧根阴离子。 0015 本发明提供一种制备化学机械抛光浆料组合物的方法， 所述方法包括 ： 提供水 ； 提供研磨剂 ； 提供如式 (I) 的卤化季铵化合物 ； 其中 R8选自 C1-10烷基和 C1-10羟烷基 ； 其中 X1为选自氯化物、 溴化物、 碘化物和氟化物的卤化物 ； 其中R9、 R10和R11各自独立地选自饱和 或不饱和的 C1-10烷基、 C1-10卤代烷基、 C6-15芳基、 C6-15卤代芳基、 C6-15芳烷基和 C6-15卤代芳 烷基 ； 和其中式 (I) 中的阴离子可为平衡式 (I) 中阳离子上的 + 电荷的任何。
29、阴离子 ； 以及， 任选地， 提供如式(II)的双季化物质 ： 其中每个A独立地选自N和P ； 其中R1选自饱和或不 饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15芳基和 C6-C15芳烷基 ； 其中 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R7各自独立地选自 氢、 饱和或不饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15芳基、 C6-C15芳烷基和 C6-C15烷芳基 ； 和其中式 (II) 中的阴离子可为平衡式 (II) 中阳离子上的 2+ 电荷的任何阴离子或阴离子的组合 ； 提供 pH 调节剂 ； 混合水 ； 研磨剂 ； 如式(I)的卤化季铵化合物 ； 和任选的如式(II)的双季化物质以 形成化学机械。
30、抛光浆料组合物 ； 并且必要时把 pH 调节剂加入浆料以调节化学机械抛光浆 料组合物的 pH 至小于 7。 0016 本发明提供一种化学机械抛光基材的方法， 所述方法包括 ： 提供基材， 其中基材包 括二氧化硅(silicon oxide)和Si3N4中的至少一种 ； 提供如权利要求1的化学机械抛光浆 料组合物， 其中选择如式(I)的卤化季铵化合物的浓度和任选的如式(II)的双季化物质的 说 明 书 CN 102559063 A 7 4/9 页 8 浓度以调节化学机械抛光浆料组合物对二氧化硅和 Si3N4中的至少一种的去除速率 ； 提供 具有抛光面的化学机械抛光垫片 ； 在化学机械抛光垫片的抛。
31、光面和基材之间的界面建立动 态接触， 下压力为 0.69 至 34.5kPa ； 并且， 将化学机械抛光浆料组合物分配到在化学机械抛 光垫片和基材之间的界面处或邻近处的化学机械抛光垫片上 ； 其中提供的化学机械抛光浆 料组合物具有小于 7 的 pH 值 ； 其中基材被抛光 ； 并且其中二氧化硅和 Si3N4中的至少一种 的一部分被从基材去除。 具体实施方式 0017 用于本发明化学机械抛光方法中的本发明化学机械抛光浆料组合物的具体配方 选择的关键在于提供对于二氧化硅、 Si3N4和多晶硅中的至少一种的目标去除速率 ； 和， 优 选提供对于二氧化硅、 Si3N4和多晶硅中的至少两种之间 ( 更优。
32、选二氧化硅和 Si3N4之间 ) 的目标去除速率选择性。 0018 适宜本发明化学机械抛光方法中使用的基材包括其上沉积有二氧化硅、 Si3N4和多 晶硅中的至少一种的半导体基材。优选地， 所用的基材包括二氧化硅和 Si3N4中的至少一 种。更优选地， 所用的基材具有在 SiC、 SiCN、 Si3N4、 SiCO 和多晶硅中的至少一种 ( 最优选 是 Si3N4) 之上沉积的二氧化硅。 0019 适合用于本发明化学机械抛光浆料组合物中的研磨剂包括例如无机氧化物、 无机 氢氧化物氧化物、 金属硼化物、 金属碳化物、 金属氮化物、 聚合物颗粒和包括至少一种前述 物质的混合物。适合的无机氧化物包括例。
33、如硅石 (SiO2)、 氧化铝 (Al2O3)、 二氧化锆 (ZrO2)、 二氧化铈 (CeO2)、 氧化锰 (MnO2)、 二氧化钛 (TiO2) 或包括至少一种上述氧化物的组合。如 果想要的话， 也可以使用这些无机氧化物的改性形式， 例如， 有机聚合物包覆的无机氧化物 颗粒和无机涂敷的颗粒。合适的金属碳化物、 硼化物和氮化物包括例如碳化硅、 氮化硅、 碳 氮化硅 (SiCN)、 碳化硼、 碳化钨、 碳化锆、 硼化铝、 碳化钽、 碳化钛或包括至少一种前述金属 碳化物、 硼化物和氮化物的组合物。优选地， 所使用的研磨剂为胶体二氧化硅研磨剂。 0020 在本发明的化学机械抛光浆料组合物中所使用的。
34、研磨剂优选具有 5-200nm 的平 均粒径 ； 更优选 20-100nm ； 进一步更优选 20-60nm ； 最优选 20-50nm。 0021 本发明的化学机械抛光浆料组合物优选含有 0.1-40wt， 更优选 0.1-20wt， 进 一步更优选 1-20wt， 最优选 1-10wt的研磨剂。 0022 本发明的化学机械抛光浆料组合物优选含有具有 20-100nm 平均粒径的胶体二 氧化硅研磨剂。进一步更优选， 本发明的化学机械抛光浆料组合物包括 ： 1-10wt具有 20-60nm平均粒径的胶体二氧化硅研磨剂。 最优选， 本发明的化学机械抛光浆料组合物包括 1-10wt具有 20-50。
35、nm 平均粒径的胶体二氧化硅研磨剂。 0023 本发明的化学机械抛光浆料组合物中含有的水优选为去离子水或蒸馏水的至少 一种以限制附带的杂质。 0024 本发明的化学机械抛光浆料组合物， 所述组合物包括作为初始成分的下述组分 ： 如式 (I) 的卤化季铵化合物 ： 说 明 书 CN 102559063 A 8 5/9 页 9 其中 R8选自 C1-10烷基和 C1-10羟烷基 ( 优选地其中 R8选自 C1-5烷基和 C1-5羟烷基 ； 更 优选地其中 R8选自 C1-4烷基和 C1-4羟烷基 ； 最优选地其中 R8选自 -(CH2)2- 基， -CH2CHOH 基、 -(CH2)3- 基和 -。
36、(CH2)2-CHOH) ； 其中 X1为选自氯化物、 溴化物、 碘化物和氟化物的卤化物 ( 优选地 X1选自氯化物、 溴化物和碘化物 ； 最优选地 X1选自氯化物和溴化物 ) ； 其中 R9、 R10 和 R11各自独立地选自饱和或不饱和的 C1-10烷基、 C1-10卤代烷基、 C6-15芳基、 C6-15卤代芳基、 C6-15芳烷基， 和 C6-15卤代芳烷基 ( 优选地其中 R9、 R10和 R11各自独立地选自 C1-5烷基和 C1-5 卤代烷基 ； 更优选地其中 R9、 R10和 R11各自独立地选自 C1-4烷基 ； 最优选地其中 R9、 R10和 R11 各自独立地选自-CH3。
37、基和-CH2CH3基) ； 并且其中式(I)中的阴离子可为平衡式(I)中阳离 子上的 + 电荷的任何阴离子 ( 优选地式 (I) 中的阴离子选自卤化物阴离子、 氢氧根阴离子 和亚硝酸根阴离子 ； 更优选地选自卤化物阴离子和氢氧根阴离子 ； 最优选的是选自氯化物 阴离子和溴化物阴离子的卤化物阴离子 )。优选地， 本发明的化学机械抛光浆料组合物包 括作为初始成分的下述组合物 ： 0.001-1wt ( 更优选是 0.002-0.5wt， 进一步更优选是 0.005-0.2wt， 最优选是0.01-0.2wt)的如式(I)的卤化季铵化合物。 最优选地， 本发明 的化学机械抛光浆料组合物包括作为初始成。
38、分的 0.01-0.2wt如式 (I) 的卤化季铵化合 物， 其选自(2-溴乙基)三甲基铵溴化物 ； (2-氯乙基)三甲基铵氯化物 ； (3-溴丙基)三甲 基铵溴化物 ； (3- 氯乙基 ) 三甲基铵氯化物 ； (3- 溴丙基 ) 三乙基铵溴化物和 (3- 氯 -2- 羟 丙基 ) 三甲基铵氯化物。如式 (I) 的卤代季铵化合物的引入， 在实施例中设置的抛光条件 下， 提高了多晶硅、 二氧化硅和 Si3N4的去除速率 ； 并且对二氧化硅和 Si3N4的去除速率具有 可调的选择性。 0025 本发明的化学机械抛光浆料组合物任选地包括作为初始成分的下述组分 ： 如式 (II) 的双季化物质 ： 其。
39、中每个 A 各自独立地选自 N 和 P， 优选地每个 A 为 N ； 其中 R1选自饱和或不饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15芳基和 C6-C15芳烷基 ( 优选是 C2-C10烷基 ； 更优选是 C2-C6烷基 ； 进一步 更优选是 -(CH2)6- 基和 -(CH2)4- 基 ； 最优选是 -(CH2)4- 基 ) ； 其中 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R7各 自选自氢、 饱和或不饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15芳基、 C6-C15芳烷基和 C6-C15烷芳基 ( 优选是 氢和 C1-C6烷基 ； 更优选是氢和丁基 ； 最优选是丁基 ) ； 并且其中式 (II) 。
40、中的阴离子可为平 衡式 (II) 中阳离子上的 2+ 电荷的任何阴离子或阴离子的组合 ( 优选地式 (II) 中的阴离 子选自卤化物阴离子、 氢氧根阴离子、 亚硝酸根阴离子、 硫酸根阴离子和磷酸根阴离子 ； 更 优选是卤化物阴离子和氢氧化物阴离子 ； 最优选是氢氧化物阴离子 )。本发明的化学机械 说 明 书 CN 102559063 A 9 6/9 页 10 抛光浆料组合物任选地包括作为初始成分的下述组分 ： 0-1wt ( 优选是 0-0.5wt， 更优 选是 0.001-0.5wt， 进一步更优选是 0.002-0.2wt， 进一步更优选是 0.005-0.1wt， 最 优选是 0.01-。
41、0.05wt ) 的如式 (II) 的双季化物质。最优选地， 本发明的化学机械抛光浆 料组合物包括作为初始成分的下述组分 ： 0.01-0.05wt的如式 (II) 的双季化物质， 其中 每个 A 为 N ； R1是 -(CH2)4- 基 ； R2， R3， R4， R5， R6和 R7各自为 -(CH2)3CH3基。在本发明的化学 机械抛光浆料组合物中引入任选的如式 (II) 的任选双季化物质， 在实施例中设置的抛光 条件下， 提供了增大的二氧化硅的去除速率、 降低的 Si3N4的去除速率以及降低的多晶硅的 去除速率。 0026 本发明的化学机械抛光浆料组合物任选地进一步包括选自分散剂、 表。
42、面活性剂、 缓冲剂和杀菌剂的额外添加剂。 0027 本发明的化学机械抛光浆料组合物在 pH 值为 2- 小于 7 的范围内有效。优选地， 所使用的化学机械抛光浆料组合物在 pH 值为 2-5 的范围内有效。最优选地， 所使用的化学 机械抛光浆料组合物在 pH 值为 2-4 的范围内有效。适合于调节化学机械抛光浆料组合物 pH 值的酸包括例如磷酸、 硝酸、 硫酸和盐酸。适合于调节化学机械抛光浆料组合物 pH 值的 碱包括例如氢氧化铵和氢氧化钾。 0028 优选地， 本发明的化学机械抛光浆料组合物， 在实施例中的抛光条件下测量， 具有 200 到( 优选 300 到) 的可调节的二氧化硅去除速率。。
43、 0029 优选地， 本发明的化学机械抛光浆料组合物， 在实施例中的抛光条件下测量， 具有 300 到( 优选 300 到) 的可调节的 Si3N4去除速率。 0030 优选地， 在实施例中的抛光条件下测量， 本发明的化学机械抛光浆料组合物具有 可调节的在 1 2-10 1( 更优选 1 2-7 1) 范围内的二氧化硅相对于 Si3N4的去除速 率选择性。 0031 优选地， 本发明的化学机械抛光浆料组合物包括作为初始成分的下述组分 ： 水 ； 0.1-40wt ( 优选 0.1-20wt， 进一步更优选 1-20wt， 最优选 1-10wt ) 的具有 5-200nm( 优选 20-100n。
44、m， 更优选 20-60nm， 最优选 20-50nm) 平均粒径的研磨剂 ； 0.001 至 1wt(更优选0.002至0.5wt， 进一步更优选0.005至0.2wt， 最优选0.01至0.2wt) 的如式(I)的卤化季铵化合物 ； 其中R8选自C1-10烷基和C1-10羟烷基(优选其中R8选自C1-5烷 基和C1-5羟烷基 ； 更优选R8选自C1-4烷基和C1-4羟烷基 ； 最优选R8选自-(CH2)2-基、 -CH2CHOH 基、 -(CH2)3- 基和 -(CH2)2-CHOH) ； 其中 X1为选自氯化物、 溴化物、 碘化物和氟化物的卤化物 ( 优选地其中 X1选自氯化物、 溴化物。
45、和碘化物 ； 最优选地其中 X1选自氯化物和溴化物 ) ； 其 中 R9、 R10和 R11各自独立地选自饱和或不饱和的 C1-10烷基、 C1-10卤代烷基、 C6-15芳基、 C6-15卤 代芳基、 C6-15芳烷基和 C6-15卤代芳烷基 ( 优选地其中 R9、 R10和 R11各自独立地选自 C1-5烷基 和 C1-5卤代烷基 ； 更优选地其中 R9、 R10和 R11各自独立地选自 C1-4烷基 ； 最优选地其中 R9、 R10 和 R11各自独立地选自 -CH3基和 -CH2CH3基 ) ； 并且其中式 (I) 中的阴离子可为平衡式 (I) 中阳离子上的 + 电荷的任何阴离子 ( 。
46、优选地式 (I) 中的阴离子选自卤化物阴离子、 氢氧根 阴离子和亚硝酸根阴离子 ； 更优选地选自卤化物阴离子和氢氧根阴离子 ； 最优选的是选自 氯化合物阴离子和溴化合物阴离子的卤化物阴离子) ； 0-1wt(优选是0-0.5wt， 更优选 是 0.001-0.5wt， 进一步更优选是 0.002-0.2wt， 进一步更优选是 0.005-0.1wt， 最优 选是 0.01-0.05wt ) 的如式 (II) 的双季化物质， 其中每个 A 独立地选自 N 和 P， 优选地每 说 明 书 CN 102559063 A 10 7/9 页 11 个 A 为 N ； 其中 R1选自饱和或不饱和的 C1-。
47、C15烷基、 C6-C15芳基和 C6-C15芳烷基 ( 优选地是 C2-C10烷基 ； 更优选地是C2-C6烷基 ； 进一步更优选地是-(CH2)6-基和-(CH2)4-基 ； 最优选地 是 -(CH2)4- 基 ) ； 其中 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和 R7各自选自氢、 饱和或不饱和的 C1-C15烷基、 C6-C15 芳基、 C6-C15芳烷基和 C6-C15烷芳基 ( 优选地是氢和 C1-C6烷基 ； 更优选地是氢和丁基 ； 最 优选地是丁基 ) ； 并且其中式 (II) 中的阴离子可为平衡式 (II) 中阳离子上的 2+ 电荷的任 何阴离子或阴离子的组合 ( 优选地式 (。
48、II) 中的阴离子选自卤化物阴离子、 氢氧根阴离子、 亚硝根阴离子、 硫酸根阴离子和磷酸根阴离子 ； 更优选地是卤化物阴离子和氢氧根阴离子 ； 最优选地是氢氧根阴离子 )。 0032 本发明的化学机械抛光方法包括 ： 提供基材， 其中该基材包括二氧化硅和 Si3N4 中的至少一种 ； 提供如本发明的化学机械抛光浆料组合物， 其中化学机械抛光浆料组合物 包括作为初始成分的下述组分 ： 水 ； 0.1-40wt ( 优选 0.1-20wt， 最优选 1-10wt ) 的 具有 5-200nm( 优选 20-60nm， 最优选 20-50nm) 平均粒径的研磨剂 ； 0.001 至 1wt ( 更优。
49、 选 0.002 至 0.5wt， 进一步更优选 0.005 至 0.2wt， 最优选 0.01 至 0.2wt ) 的如式 (I) 的卤化季铵化合物 ； 其中 R8选自 C1-10烷基和 C1-10羟烷基 ( 优选其中 R8选自 C1-5烷基 和 C1-5羟烷基 ； 更优选 R8选自 C1-4烷基和 C1-4羟烷基 ； 最优选 R8选自 -(CH2)2- 基、 -CH2CHOH 基、 -(CH2)3- 基和 -(CH2)2-CHOH) ； 其中 X1为选自氯化物、 溴化物、 碘化物和氟化物的卤化物 ( 优选地其中 X1选自氯化物、 溴化物和碘化物 ； 最优选地其中 X1选自氯化物和溴化物 ) ； 其 中 R9、 R10和 R11各自独立地选自饱和或不饱和的 C1-10烷基、 C1-10卤代烷基、 C6-15芳基、 C6-15 卤代芳基、 C6-15芳烷基和 C6-15卤代芳烷基 ( 优选地其中 R9、 R10和 R11各自独立地选自 C1-5 烷基和 C1-5卤代烷基 ； 更优选地其中 R9、 R10和 R11各自独立地选自 C1-4烷基 ； 最优选地其 中 R9、 R10和 R11各自独立地选自 -CH3基和 -CH2CH3基 ) ； 并且式 (I) 中的阴离子可为平衡 式 (I) 中阳离子上的 + 电荷的任何阴离子 ( 优选地式 (I) 中的阴。