本专利申请是2017年2月28日提交的美国临时专利申请序列号62/464,680的非临时申请，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。本发明涉及半导体器件生产中使用的化学机械平面化(“cmp”)抛光组合物(cmp浆料、cmp组合物或多种cmp组合物可互换使用)，以及用于进行化学机械平面化的抛光方法。特别地，其涉及用于抛光包含硅的元素形式(elementalforms)(如多晶si、非晶si或si-ge)的膜的抛光组合物。
背景技术：
：含硅膜已经在半导体工业中长时间使用。已经采用许多方法来以高去除速率抛光含硅膜。us3429080公开了使用氧化剂提高晶体硅膜的去除速率。us2013109182公开了用于相对于氮化硅以高速率抛光多晶硅膜的、包含二季氮阳离子的组合物。us6533832描述了使用醇胺化合物增大对多晶硅抛光的选择性。us7585340公开了产生相对于其他膜的高多晶硅去除速率的、包含聚醚胺化合物的组合物。尽管存在这些抛光组合物和方法，但本领域仍然需要可以提供对于包含元素硅的膜的高去除速率、以及在包含元素硅的膜与其他膜例如氧化硅和氮化硅之间受控的去除速率选择性的抛光组合物和方法。本发明的组合物和方法提供了这些发明特征，如将从本文提供的本发明的描述中清楚看见的。技术实现要素：本文描述了满足该需要的含硅材料cmp抛光组合物、方法和系统。在一个实施方式中，本文描述了抛光组合物，其包含磨料颗粒、液体载体和提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物，所述化合物选自(i)包含作为杂原子的硫或氮或者硫和氮两者以及连接至环结构的羰基的杂环碳化合物；(ii)包含作为杂原子的硫或氮或者硫和氮两者的杂环碳化合物；(iii)醛或酮化合物。在优选实施方式中，提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物是包含硫和氮杂原子两者以及连接至碳环的羰基的杂环碳化合物。在进一步优选的实施方式中，提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物是异噻唑啉酮化合物。异噻唑啉酮化学化合物的实例包括但不限于甲基异噻唑啉酮(mit)、氯甲基异噻唑啉酮(cmit)、苯并异噻唑啉酮(bit)、辛基异噻唑啉酮(oit)、二氯辛基异噻唑啉酮(dcoit)和丁基苯并异噻唑啉酮(bbit)。在另一个实施方式中，抛光组合物包含选自氧化硅、氧化铈或包含氧化硅和氧化铈的复合颗粒的一种或多种磨料颗粒；和作为提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物的甲基异噻唑啉酮。在另一个实施方式中，抛光组合物包含选自氧化硅、氧化铈或包含氧化硅和氧化铈的复合颗粒的一种或多种磨料颗粒；作为提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物的甲基异噻唑啉酮；和抑制氮化硅膜的去除速率的添加剂。在另一个实施方式中，抛光组合物包含选自氧化硅、氧化铈或包含氧化硅和氧化铈的复合颗粒的一种或多种磨料颗粒；作为提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物的甲基异噻唑啉酮；和含有丙烯酸基团的聚合物或共聚物。在另一个实施方式中，抛光组合物包含含有氧化铈的磨料、二氧化硅磨料、作为提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物的甲基异噻唑啉酮；和作为抑制氮化硅膜的去除速率的添加剂的、含有丙烯酸基团的聚合物或共聚物。抛光组合物还可以包含其他类型的添加剂，例如表面活性剂、分散剂、腐蚀抑制剂、杀生物剂、ph调节剂、ph缓冲化合物等。本发明的抛光组合物可以包含在0.01重量％至约15重量％、或更优选0.1重量％至约5重量％、或最优选0.2重量％至约3重量％的浓度范围内的磨料颗粒。提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物可以以0.0001重量％至1重量％、或更优选0.001重量％至0.5重量％、或最优选0.01重量％至0.2重量％的范围存在。通常，抛光组合物的ph在1和13之间，优选在2和12之间，更优选在3和11之间。本发明提供了抛光组合物，其包含：0.01重量％至15重量％范围内的磨料颗粒；0.001重量％至0.5重量％范围内的增强包含元素硅的膜的去除速率的化合物；和液体载体；且所述抛光组合物的ph在2和12之间；其中，一种或多种磨料选自热解二氧化硅、胶体二氧化硅、气相氧化铝(fumedalumina)、胶体氧化铝、氧化铈、二氧化铈-二氧化硅复合颗粒、二氧化钛、氧化锆、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及其混合物；和所述增强包含元素硅的膜的去除速率的化合物选自(i)包含作为杂原子的硫或氮或者硫和氮两者以及连接至环结构的羰基的杂环碳化合物；(ii)包含作为杂原子的硫或氮或者硫和氮两者的杂环碳化合物；(iii)醛或酮化合物；及其组合。本发明提供了用于包括含有元素硅的至少一个表面的半导体衬底的化学机械平面化的抛光方法，所述方法包括以下步骤：使含有元素硅的所述至少一个表面与抛光垫接触；将抛光组合物递送到含有元素硅的所述至少一个表面；其中所述抛光组合物包含：0.01重量％至15重量％范围内的磨料颗粒；0.001重量％至0.5重量％范围内的增强包含元素硅的膜的去除速率的化合物；和液体载体；且所述抛光组合物的ph在2和12之间；其中，一种或多种磨料选自热解二氧化硅、胶体二氧化硅、气相氧化铝、胶体氧化铝、氧化铈、二氧化铈-二氧化硅复合颗粒、二氧化钛、氧化锆、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及其混合物；和所述增强包含元素硅的膜的去除速率的化合物选自异噻唑啉酮和衍生物、噻唑啉酮和衍生物、咪唑烷和衍生物、吡唑烷和衍生物、咪唑和衍生物、吡唑和衍生物、噻唑和衍生物、异噻唑和衍生物、噻唑烷和衍生物、异噻唑烷和衍生物、二硫戊环和衍生物、三唑和衍生物、四唑和衍生物、噻二唑和衍生物及其组合；丙酮、二苯甲酮、苯乙酮、乙酰丙酮、丁醛、3-羟基丁醛、对硝基苯甲醛、肉桂醛、香草醛及其组合；和用所述抛光组合物抛光含有元素硅的所述至少一个表面。本发明提供了用于包括含有元素硅的至少一个表面的半导体衬底的化学机械平面化的抛光系统，所述系统包括：所述半导体衬底；抛光垫；和抛光组合物，所述抛光组合物包含：0.01重量％至15重量％范围内的磨料颗粒；0.001重量％至0.5重量％范围内的增强包含元素硅的膜的去除速率的化合物；和液体载体；且所述抛光组合物的ph在2和12之间；其中，所述磨料选自热解二氧化硅、胶体二氧化硅、气相氧化铝、胶体氧化铝、氧化铈、二氧化铈-二氧化硅复合颗粒、二氧化钛、氧化锆、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及其混合物；和所述增强包含元素硅的膜的去除速率的化合物选自异噻唑啉酮和衍生物、噻唑啉酮和衍生物、咪唑烷和衍生物、吡唑烷和衍生物、咪唑和衍生物、吡唑和衍生物、噻唑和衍生物、异噻唑和衍生物、噻唑烷和衍生物、异噻唑烷和衍生物、二硫戊环和衍生物、三唑和衍生物、四唑和衍生物、噻二唑和衍生物及其组合；丙酮、二苯甲酮、苯乙酮、乙酰丙酮、丁醛、3-羟基丁醛、对硝基苯甲醛、肉桂醛、香草醛及其组合；其中所述半导体衬底与所述抛光组合物和所述垫接触。增强包含元素硅的膜的去除速率的化合物可以选自(i)异噻唑啉酮和衍生物，其选自甲基异噻唑啉酮(mit)、氯甲基异噻唑啉酮(cmit)、苯并异噻唑啉酮(bit)、辛基异噻唑啉酮(oit)、二氯辛基异噻唑啉酮(dcoit)、丁基苯并异噻唑啉酮(bbit)及其组合；和(ii)噻唑啉酮和衍生物，其选自2-苯并噻唑-1,1,3-三酮(糖精)、n-甲基2-苯并噻唑啉酮、噻唑啉酮及其组合；及其组合。半导体衬底还包括含有氧化硅、氮化硅或其组合的至少一个表面；并且抛光组合物还包含0.1ppm至0.5重量％的具有选自以下的官能团的添加剂：有机羧酸及其盐、氨基酸及其盐、酰胺基羧酸及其盐、n-酰基氨基酸及其盐、有机磺酸及其盐；有机膦酸及其盐；聚合羧酸及其盐；聚合磺酸及其盐；聚合膦酸及其盐；芳基胺、氨基醇、脂族胺、杂环胺、异羟肟酸、取代酚、磺胺(sulfonamide)、硫醇、具有羟基基团的多元醇及其组合；或(i)和(ii)的组合。所公开的方法和系统可以提供在0.1至110之间的、元素硅和氧化硅或氮化硅之间的可调节的去除速率选择性。具体实施方式本发明的抛光组合物可用于以高去除速率抛光包含元素硅的膜。包含元素硅的膜包括各种类型的含硅膜，其中硅与其他元素的化学键基本上不存在。包含元素硅的膜包括各种晶体形式的硅，例如多晶(也称为多晶硅)、非晶硅(称为a-si)或单晶。包含元素硅的膜还可以包含各种掺杂或合金添加剂。掺杂或合金添加剂的实例包括但不限于锗、磷、硼、铝、氮、镓、铟、砷、锑、锂、氙、金、铂。膜中掺杂或合金添加剂和硅之间的相对原子比可以在1e-10至99.99999的范围内。在一个实施方式中，使用抛光组合物同时抛光两种或更多种膜，其中至少一种膜包含元素硅并且至少一种其他膜包含硅的化合物。包含硅化合物的膜可以包括各种类型的膜，包括但不限于氧化硅、氮化硅、碳化硅、碳氧化硅、氮氧化硅。氧化硅膜的实例包括但不限于热氧化物、原硅酸四乙酯(teos)、高密度等离子体(hdp)氧化物、高深宽比工艺(harp)膜、氟化氧化物膜、掺杂氧化物膜、有机硅酸盐玻璃(osg)低k介电膜、旋涂玻璃(sog)、可流动化学气相沉积(cvd)膜、光学玻璃、显示器玻璃。本发明的抛光组合物可以实现在包含元素硅的膜与包含硅化合物的膜之间的一定范围的去除速率选择性。在一些实施方式中，与包含硅化合物的膜相比，包含元素硅的膜的去除速率可以非常高。例如，与氧化硅和/或氮化硅膜相比，抛光组合物可以以大于20的去除速率选择性、以非常高的速率抛光多晶硅。在一些其他实施方式中，抛光组合物可以以非常高的速率抛光多晶硅和氧化硅两者，具有多晶硅和氧化硅之间小于5的去除速率选择性。在某些实施方式中，所有三种膜：多晶硅、氧化硅和氮化硅均以可比的去除速率抛光，其中任何两种膜之间的去除速率比率均小于5。在某些实施方式中，多晶硅膜以氧化硅去除速率的1.5倍或更优选高于2倍的去除速率抛光，而多晶硅和sin之间的去除速率选择性大于25。在一些实施方式中，本发明的抛光组合物可用于以大于或更优选大于或最优选大于的去除速率抛光包含元素硅的膜。在一些实施方式中，包含元素硅的膜的去除速率大于而氧化硅去除速率小于在一些实施方式中，包含元素硅的膜的去除速率大于而氧化硅去除速率大于这些组合物可用于各种应用，包括但不限于浅沟槽隔离(sti)、层间介电(ild)抛光、金属间介电(imd)抛光、硅通孔(tsv)抛光和裸晶片抛光。在一个实施方式中，本文描述了包含磨料颗粒、液体载体和提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物的抛光组合物，所述化合物选自(i)包含硫或氮或者硫和氮两者作为杂原子以及连接至环结构的羰基的杂环碳化合物；(ii)包含硫或氮或者硫和氮两者作为杂原子的杂环碳化合物；(iii)醛或酮化合物。杂环碳化合物可以被定义为具有包括碳的至少两种不同元素的环状化合物或环结构。杂原子可以包含选自硫、氮和氧的一个或多个原子。杂环可以包含3至7个原子作为成员。杂环也可以与苯环稠合。具有硫和氮两者以及连接至环的羰基的杂环碳化合物的实例包括但不限于异噻唑啉酮、噻唑啉酮及其衍生化合物。异噻唑啉酮化学化合物的实例包括但不限于甲基异噻唑啉酮(mit)、氯甲基异噻唑啉酮(cmit)、苯并异噻唑啉酮(bit)、辛基异噻唑啉酮(oit)、二氯辛基异噻唑啉酮(dcoit)和丁基苯并异噻唑啉酮(bbit)。噻唑啉酮化合物的实例包括但不限于2-苯并噻唑-1,1,3-三酮(糖精)、n-甲基2-苯并噻唑啉酮和噻唑啉酮。包含硫或氮或两者作为杂原子的杂环碳化合物的实例包括但不限于咪唑烷、吡唑烷、咪唑、吡唑、噻唑、异噻唑、噻唑烷、异噻唑烷、二硫戊环、三唑、四唑、噻二唑及其衍生物。醛或酮化合物的实例包括但不限于丙酮、二苯甲酮、苯乙酮、乙酰丙酮、丁醛、3-羟基丁醛、对硝基苯甲醛、肉桂醛、香草醛。提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物可以以0.0001重量％至1重量％、或更优选0.001重量％至0.5重量％、或最优选0.01重量％至0.2重量％的范围存在于cmp组合物中。本发明的cmp组合物包含磨料颗粒。磨料颗粒可以选自宽范围的颗粒，而不限于热解二氧化硅、胶体二氧化硅、铝掺杂二氧化硅、气相氧化铝、胶体氧化铝、氧化铈、二氧化铈-二氧化硅复合颗粒、二氧化钛、氧化锆、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及其混合物。包含二氧化硅或氧化铝颗粒的抛光组合物对于以相对于氧化硅膜的更高去除速率选择性抛光包含元素硅的膜而言可以是优选的。当包含元素硅的膜和氧化硅膜之间的期望去除速率选择性大于20、或更优选大于30、或最优选大于50时，包含例如二氧化硅或氧化铝颗粒的抛光组合物可用于抛光晶片。包含氧化铈或二氧化铈-二氧化硅复合颗粒的抛光组合物可以更适合于对元素硅膜和氧化硅膜两者要求高去除速率的应用。当包含元素硅的膜和氧化硅膜之间的期望去除速率选择性小于10、或更优选小于5、或最优选小于2时，包含例如氧化铈或二氧化铈-二氧化硅复合颗粒的抛光组合物可用于抛光晶片。磨料颗粒的平均粒度可以通过合适的技术如动态光散射测量。二氧化硅和氧化铝颗粒的平均粒度可以在10nm和500nm之间，更优选在20nm和150nm之间，最优选在30和80nm之间。二氧化铈或二氧化铈-二氧化硅复合颗粒的平均粒度可以在10nm和5000nm之间，或更优选在50nm和300nm之间，和最优选在75nm和200nm之间。二氧化铈颗粒可以通过任何合适的技术制造，包括煅烧-碾磨或通过液体加工的胶体形成。二氧化铈颗粒可以是单晶或多晶。在某些情况下，表面也可以是羟基化的形式。在一些实施方式中，复合颗粒，如二氧化铈涂覆在二氧化硅颗粒核心的表面上的二氧化铈-二氧化硅复合颗粒，可以是优选的。二氧化硅核心上的二氧化铈涂层可以是连续壳样结构的形式、或是二氧化硅颗粒的表面上的离散二氧化铈纳米颗粒的形式。在一些实施方式中，二氧化硅核心颗粒是非晶的；并且二氧化铈纳米颗粒是单晶的。在一些优选实施方式中，二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒将包含装饰有通过透射电镜成像测量为1nm至30nm、或更优选10nm至20nm的尺寸的二氧化铈纳米颗粒的、平均粒度为50-200nm的二氧化硅核心。在某些实施方式中，覆盖二氧化硅核心颗粒的二氧化铈纳米颗粒可以在表面上具有部分的二氧化硅涂层。二氧化铈-二氧化硅复合颗粒可以通过任何合适的描述的方法制造。wo2016159167中描述的方法可以特别适用于制造二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒以获得改善的性能。本发明的另一方面涉及使用在抛光力下不崩解的二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒。假设如果颗粒在抛光力(即崩解力)的作用下不分解并保持原始粒度的特性，则去除速率将保持为高的。另一方面，如果颗粒在抛光力下崩解，则由于实际上较小的磨料颗粒尺寸，去除速率将降低。颗粒的破碎也可能产生不规则形状的颗粒，其可能对刮擦缺陷具有不期望的作用。崩解力下的颗粒稳定性也可以通过使组合物进行半小时的超声处理并测量粒度分布的变化而测定。超声处理的优选条件是在100w输出下以42khz频率在浴中沉浸1/2小时。粒度分布可以通过使用任何合适的技术如盘式离心(dc)法或动态光散射(dls)来测量。粒度分布的变化可以根据平均粒度或d50(50％的颗粒低于该尺寸)或d99(99％的颗粒低于该尺寸)或任何类似参数的变化表征。优选地，通过使用例如dc和平均粒度、d50、d75和/或d99，超声处理后二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒的粒度分布的变化小于10％，更优选小于5％，或最优选小于2％。在cmp浆料组合物中使用这样的稳定颗粒将允许更有效地利用抛光力去除膜材料，并且还防止产生会造成刮擦缺陷的任何不规则形状。由于高级cmp应用在抛光后介电表面上需要极低水平的金属如钠，期望的是在抛光组合物中具有非常低的痕量金属，特别是钠。在某些优选实施方式中，组合物包含磨料颗粒，其对于按重量计组合物中颗粒的每个百分比，具有小于5ppm、更优选小于1ppm、最优选小于0.5ppm的钠杂质水平。本发明的抛光组合物可以包含在0.001重量％至约15重量％、或更优选0.01重量％至约5重量％、或最优选0.05重量％至约3重量％的浓度范围内的磨料颗粒。在某些实施方式中，需要以高速率抛光含元素硅膜和氧化硅膜两者，同时以比氧化硅膜的去除速率快优选1.5倍或更优选多于2倍的速率去除元素硅膜。用于该实施方式的抛光组合物包含至少两种类型的磨料颗粒，其中第一颗粒是含有氧化铈的磨料颗粒且第二颗粒是二氧化硅；包含异噻唑啉酮和噻唑啉酮化合物的用于元素硅膜的去除速率增强剂。含氧化铈磨料颗粒的浓度可优选为0.01至5重量％，或更优选为0.02至1重量％。二氧化硅颗粒的浓度优选为0.01至5重量％或更优选为0.1至2重量％。一些其他实施方式可以另外地要求氮化硅膜的去除速率与元素硅和氧化硅膜相比可以低得多。用于这些实施方式的抛光组合物将另外地包含抑制氮化硅去除速率的化合物。这些添加剂可以包括但不限于具有选自以下的官能团的化合物：有机羧酸、氨基酸、酰胺基羧酸、n-酰基氨基酸、及其盐；有机磺酸及其盐；有机膦酸及其盐；聚合羧酸及其盐；聚合磺酸及其盐；聚合膦酸及其盐；芳基胺、氨基醇、脂族胺、杂环胺、异羟肟酸、取代酚、磺胺、硫醇、具有羟基基团的多元醇及其组合。优选的添加剂是包含丙烯酸基团的聚合物或共聚物。优选的聚合物是聚丙烯酸铵。在又一个实施方式中，元素硅膜可以与金属膜(例如铜、钨)一起以高速率抛光，如硅通孔(tsv)cmp的抛光应用所需要的。cmp组合物中的液体载体可以包括水。抛光组合物还可以包含用于另外的目的的其他类型的化学添加剂，例如提高氧化物速率、降低氮化硅速率、提高金属膜的去除速率、用于金属膜的腐蚀抑制剂等。这些添加剂可以包括但不限于具有选自以下的官能团的化合物：有机羧酸、氨基酸、酰胺基羧酸、n-酰基氨基酸、及其盐；有机磺酸及其盐；有机膦酸及其盐；聚合羧酸及其盐；聚合磺酸及其盐；聚合膦酸及其盐；芳基胺、氨基醇、脂族胺、杂环胺、异羟肟酸、取代酚、磺胺、硫醇、具有羟基基团的多元醇、三唑化合物及其组合。优选的添加剂是包含丙烯酸基团的聚合物或共聚物。优选的聚合物是聚丙烯酸铵。聚丙烯酸或其盐的分子量范围可以是100至5,000,000或优选500至100,000或最优选1,000至20,000的范围。化学添加剂的量相对于屏障cmp组合物的总重量在约0.1ppm至0.5重量％的范围内。优选的范围是约200ppm至0.3％，更优选的范围是约500ppm至0.15重量％。抛光组合物还可以包含ph调节剂或ph缓冲添加剂或两者以实现和维持组合物的ph。ph调节剂包括但不限于氢氧化钠、氢氧化铯、氢氧化钾、氢氧化铵、有机氢氧化季铵(例如四甲基氢氧化铵)及其混合物。ph缓冲剂可以包括有机酸或无机酸与碱的盐。合适的ph缓冲剂包括但不限于聚丙烯酸、柠檬酸、乙酸、碳酸、n,n-二羟乙基甘氨酸(bicine)、三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine)、三羟甲基氨基甲烷(tris)、4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸、n-环己基-3-氨基丙磺酸、3-(n-吗啉基)丙磺酸和哌嗪-n,n-双(2-乙磺酸)的盐。ph调节剂或ph缓冲剂或两者的量相对于cmp组合物的总重量在约0.0001重量％至约5重量％的范围内。优选的范围是约0.0005重量％至约1重量％，更优选的范围是约0.0005重量％至约0.5重量％通常，抛光组合物的ph在1和13之间，优选在2和12之间，更优选在3和10之间。具有更高ph的抛光组合物将产生更高的多晶硅速率。然而，在更高的ph(尤其是超过8)下，氧化硅或氮化硅膜的去除速率也可以增加。对于必须具有非常低的氧化硅或氮化硅去除速率的某些应用，优选的ph范围可以是在4至10之间。cmp组合物可以包含表面活性剂。表面活性剂包括但不限于a)非离子表面润湿剂，b)阴离子表面润湿剂，c)阳离子表面润湿剂，d)两性表面润湿剂及其混合物。非离子表面活性剂可以选自一系列化学类型，包括但不限于长链醇、乙氧基化醇、乙氧基化炔属二醇表面活性剂、聚乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、葡萄糖苷烷基醚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙二醇烷基苯基醚、甘油烷基酯、聚氧乙二醇山梨糖醇烷基酯、山梨糖醇烷基酯、椰油酰胺单乙醇胺、椰油酰胺二乙醇胺十二烷基二甲胺氧化物、聚乙二醇与聚丙二醇的嵌段共聚物、聚乙氧基化牛脂胺、含氟表面活性剂。表面活性剂的分子量范围可以为数百至超过一百万。这些材料的粘度也具有非常广泛的分布。阴离子表面活性剂包括但不限于具有适合的疏水性尾的盐，例如烷基羧酸盐、烷基聚丙烯酸盐、烷基硫酸盐、烷基磷酸盐、烷基二羧酸盐、烷基硫酸氢盐、烷基磷酸氢盐，例如烷氧基羧酸盐、烷氧基硫酸盐、烷氧基磷酸盐、烷氧基二羧酸盐、烷氧基硫酸氢盐、烷氧基磷酸氢盐，例如取代的芳基羧酸盐、取代的芳基硫酸盐、取代的芳基磷酸盐、取代的芳基二羧酸盐、取代的芳基硫酸氢盐、取代的芳基磷酸氢盐等。这种类型的表面润湿剂的反荷离子包括但不限于钾、铵和其他阳离子。这些阴离子表面润湿剂的分子量范围为数百至数十万。阳离子表面润湿剂在分子框架的主要部分上具有净的正电荷。阳离子表面活性剂通常是包含疏水链和阳离子电荷中心(例如胺、季铵、苄烷铵(benzalkonium)和烷基吡啶离子)的分子的卤化物。然而，在另一方面，表面活性剂可以是在主分子链上具有正(阳离子)和负(阴离子)电荷两者且具有其相对的反荷离子的两性表面润湿剂。阳离子部分是基于伯胺、仲胺或叔胺或者季铵阳离子的。阴离子部分可以是更多变的，并且包括磺酸根，如在磺基甜菜碱chaps(3-[(3-胆酰氨丙基)二甲基铵]-1-丙磺酸酯)和椰油酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱中。甜菜碱类如椰油酰氨基丙基甜菜碱具有带有铵的羧酸盐。一些两性表面活性剂可以具有带有胺或铵的磷酸根阴离子，例如磷脂、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱和鞘磷脂。表面活性剂的实例还包括，但不限于十二烷基硫酸钠盐、月桂基硫酸钠、十二烷基硫酸铵盐、仲烷烃磺酸盐、醇乙氧基化物、炔属表面活性剂及其任何组合。适合的市售表面活性剂的实例包括由dowchemicals制造的tritontm、tergitoltm、dowfaxtm家族的表面活性剂和由airproductsandchemicals制造的surfynoltm、dynoltm、zetaspersetm、nonidettm和tomadoltm表面活性剂家族中的各种表面活性剂。适合的表面活性剂也可以包括包含环氧乙烷(eo)和环氧丙烷(po)基团的聚合物。eo-po聚合物的一个实例是来自basfchemicals的tetronictm90r4。具有分散剂和/或润湿剂功能的其它表面活性剂包括，但不限于可以具有阴离子或阳离子或非离子或两性离子特性的聚合化合物。实例是含有官能团如丙烯酸、马来酸、磺酸、乙烯基酸、环氧乙烷等的聚合物/共聚物。相对于cmp组合物的总重量，表面活性剂的量范围为约0.0001重量％至约10重量％。优选范围为约0.001重量％至约1重量％，更优选范围为约0.005重量％至约0.1重量％。cmp组合物可以包含防止在储存期间的细菌和真菌生长的生物生长抑制剂或防腐剂。生物生长抑制剂包括但不限于四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、烷基苄基二甲基氯化铵、异噻唑啉化合物和其中烷基链在1至约20个碳原子的范围内的烷基苄基二甲基氢氧化铵、亚氯酸钠和次氯酸钠。市售防腐剂中的一些包括来自dowchemicals的kathontm和neolenetm产品家族和来自lanxess的preventoltm家族。更多的在美国专利号5,230,833(romberger等)和美国专利申请号us20020025762中公开。其内容如同其以其全文陈述而通过引用并入本文。在某些实施方式中，浆料可以以浓缩形式制造并且在使用时用水稀释。在一些其他实施方式中，浆料可以制造成两个或更多个组分，其可以在使用时与采用水的任选稀释一起混合，从而克服例如浆料中的颗粒稳定性、运输成本等潜在问题。工作实施例dowcorporation供应的抛光垫ic1010垫和fujibo供应的软fujibo抛光垫被用于cmp工艺。teos氧化物膜，使用原硅酸四乙酯作为前体通过化学气相沉积(cvd)形成hdp氧化膜，通过高密度等离子体(hdp)技术制得sin膜-氮化硅膜参数：埃-长度单位bp：背压，以psi单位表示cmp：化学机械平面化＝化学机械抛光cs：载体速度df：下向力：cmp期间施加的压力，单位psimin：分钟ml：毫升mv：毫伏psi：磅/平方英寸ps：抛光工具的台板(platen)转速，以rpm(每分钟转数)表示sf：抛光组合物流速，ml/min去除速率和选择性：去除速率(rr)＝(抛光前的膜厚度-抛光后的膜厚度)/抛光时间。teos/sin的选择性＝teosrr/sinrr；teos/多晶硅的选择性＝teosrr/多晶硅rr，相同下向力(psi)下所有百分比均为重量百分比，除非另有说明。一般实验程序在下文给出的实施例中，使用下文给出的程序和实验条件运行cmp实验。实施例中使用的cmp工具是由appliedmaterials,3050boweresavenue,santaclara,california,95054制造的在台板上将dowelectronicchemicals供应的ic1010垫用于空白晶片抛光研究。通过抛光二十五个虚拟(dummy)氧化物(通过等离子体增强cvd从teos前体沉积，peteos)晶片使垫磨合(break-in)。实施例1按照表1中列出的组成制备抛光组合物。甲基异噻唑啉酮以商品名neolonem-10购自dowchemicals(美国)。pl-2和pl-2l二氧化硅磨料购自fusochemicalcompany(日本东京)。通过动态光散射测量的粒度为大约50nm。二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒由jgccatalystsandchemicalsltd(16thfloor,solidsquareeasttower,580horikawa-cho,saiwai-ku,kawasakicity,kanagawa212-0013，日本)制造。表1：组合物在4psi的下向力和85rpm的台板速度下抛光晶片。表2总结了用表1所示的抛光组合物对各种膜的去除速率数据。表2：去除速率组合物1和组合物2之间的多晶硅速率的比较显示增加的ph导致提高的多晶硅去除速率的有益影响。包含更高甲基异噻唑啉酮浓度(0.05重量％)的组合物1与仅包含0.015重量％甲基异噻唑啉酮浓度的组合物3相比显示更高的去除速率，证实甲基异噻唑啉酮充当多晶硅去除速率的增强剂。包含二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒和甲基异噻唑啉酮的组合物显示多晶硅和teos膜两者的高去除速率。通过适当地选择聚丙烯酸铵浓度，可以调节teos速率以提供期望的去除速率选择性。实施例2按照表3中列出的组成制备抛光组合物。制剂使用煅烧的二氧化铈颗粒作为磨料。表3：组合物组合物#6(比较)78甲基异噻唑啉酮(重量％)00.010.05煅烧的二氧化铈颗粒(重量％)0.50.50.5聚丙烯酸铵(重量％)0.0770.0770.077水余量余量余量ph5.25.25.2在4.7psi的下向力和87rpm的台板速度下抛光晶片。表4总结了去除速率数据。表4：去除速率比较组合物6不含甲基异噻唑啉酮化合物，其给出非常低的多晶硅去除速率，但给出高的teos去除速率，导致多晶硅/teos的选择性为0.127。如从数据中明显可见的，组合物7和8含有甲基异噻唑啉酮化合物，显示非常高的多晶硅去除速率。组合物7和8还实现了多晶硅和teos膜之间的1:1的去除速率选择性，其对于某些应用可能是期望的。实施例3制备组合物9-12，其包含1重量％fusopl2颗粒、500ppm甲基异噻唑啉酮、0.2重量％聚丙烯酸铵(分子量1000-5000)和水。表5：去除速率使用氢氧化铵将这些制剂的ph分别调节至6、7、8和10的值。表5总结了在4psi和85rpm下获得的抛光数据。如从表5明显可见的，增加ph值增大了多晶硅速率，而不会不利地影响teos和sin的去除速率。因此，多晶硅和teos或sin之间的去除速率选择性也增大。实施例4制备组合物13，其包含1重量％的粒度为30nm的含铝的二氧化硅颗粒，0.2重量％聚丙烯酸铵(分子量1000-5000)和0.05重量％甲基异噻唑啉酮，ph为5。在4psi的下向力和85rpm下，多晶硅、teos和sin的去除速率分别为和包含含铝的二氧化硅颗粒和甲基异噻唑啉酮的组合物显示多晶硅的高去除速率和teos或sin膜的低去除速率。实施例5制备组合物14，其包含1重量％的粒度为30nm的fusopl2二氧化硅颗粒，0.05重量％甲基异噻唑啉酮和水，ph调节至5。在4.5psi的下向力和85rpm下，多晶硅、teos和sin的去除速率分别为和这显示向磨料颗粒添加甲基异噻唑啉酮独自地导致高的多晶硅去除速率。组合物具有teos或sin膜的低去除速率。实施例6制备组合物，其包含如表6所述的含二氧化铈的磨料颗粒(二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒)和二氧化硅颗粒的组合。二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒由jgccatalystsandchemicalsltd(16thfloor,solidsquareeasttower,580horikawa-cho,saiwai-ku,kawasakicity,kanagawa212-0013，日本)制造。表6：组合物在4psi的下向力和85rpm的台板速度下，对多晶硅、teos和sin膜获得的去除速率总结在表7中。如实例15所示，含二氧化铈的磨料颗粒(二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒)提供相对于多晶硅去除速率的高氧化硅去除速率。表7：去除速率然而，通过添加二氧化硅颗粒(来自fusoltd的pl-2l二氧化硅颗粒)，多晶硅去除速率存在实质性的提高，导致多晶硅对teos的去除速率选择性高至2.57。含二氧化铈的颗粒(二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒)和二氧化硅颗粒的组合还提供了多晶硅对氮化硅的去除速率选择性的显著改善。工作实施例中的组合物已经显示0.1至110范围内的元素硅和氧化硅或sin之间的出色的去除速率选择性。该可调节的选择性在半导体工艺中非常有用。前述实施例和实施方式的描述应被认为是说明性的，而不是限制由权利要求限定的本发明。如将容易理解的，在不脱离权利要求书中阐述的本发明的情况下，可以利用上述特征的众多变化和组合。这样的变化旨在被包括在以下权利要求的范围内。当前第1页12