抛光浆料组合物

技术领域

本发明涉及一种抛光浆料组合物。

背景技术

随着半导体器件的多样化及高度集成化，人们开始使用更精细的图案形成技术，随之，半导体器件的表面结构也变得更加复杂，表面膜之间的段差也越来越大。为了制造半导体器件，使用化学机械抛光(CMP，chemical mechanical polishing)制程作为平坦化技术用于去除在基板上形成的特定膜中的段差。例如，它被广泛使用于：用于去除为层间绝缘而过度形成的绝缘膜的制程、用于隔离将层间绝缘膜(interlayer dielectric；ILD)与芯片(chip)之间绝缘的浅沟槽的绝缘膜的平坦化的制程、以及用于形成金属导电膜的制程，如布线、接触插塞、接触通孔等。

为了在STI制程中保护图案化多晶硅膜质，需要提高绝缘膜层的抛光率并降低多晶硅膜层的抛光率，即所谓的选择性抛光特性。尤其，即使在单元式(Cell Type)图案中过度抛光，也应减少对多晶硅膜的损耗。

此外，当STI制程中的抛光选择比过高时，由于埋在沟槽中的绝缘膜层过度抛光，可能导致凹陷(dishing)现象并恶化器件性能。尤其，此类凹陷问题可能导致在超细器件中的活性区域和场区域之间出现段差，对器件的性能及可靠性造成不利影响。

发明内容

[发明要解决的问题]

本发明的目的在于解决上述问题，即提供一种对绝缘膜具有高的抛光率；并通过抑制对多晶硅膜的抛光而具有抛光停止功能及高抛光选择比；在过度抛光图案化晶片时，具有抑制抛光后凹陷功能的抛光浆料组合物。

然而，本发明要解决的问题并非受限于上述言及的问题，未言及的其他问题能够通过以下记载由本领域普通技术人员所明确理解。

[解决问题的技术手段]

根据本发明的一方面，提供一种抛光浆料组合物，包括包含一个以上的酰胺键的非离子型高分子聚合物；选择性调节剂；以及抛光粒子。

根据本发明的一个实施方式，所述非离子型高分子聚合物可以由以下化学式1表示：

[化学式1]

(在所述化学式1中，n是1以上的整数，R

根据本发明的一个实施方式，所述非离子型高分子聚合物可以包括从由聚(2-甲基-2-恶唑啉)、具有羟基末端的聚(2-甲基-2-恶唑啉)、具有α-苄基及ω叠氮化物末端的聚(2-甲基-2-恶唑啉)、具有叠氮化物末端的聚(2-甲基-2-恶唑啉)、具有哌嗪末端的聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-2-恶唑啉)、具有炔烃末端的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、具有α-苄基及ω硫羟末端的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、具有α-甲基及ω羟乙基胺末端的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、具有胺末端的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、具有哌嗪末端的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、聚(2-丙基-2-恶唑啉)、具有叠氮化物末端的聚(2-丙基-2-恶唑啉)及其衍生物组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一个实施方式，所述非离子型高分子聚合物的重量平均分子量可以是5000至500000。

根据本发明的一个实施方式，在所述抛光浆料组合物中，所述非离子型高分子聚合物可以占0.01重量％至5重量％。

根据本发明的一个实施方式，所述选择比调节剂可以包括含有6至20个碳原子的芳香环及一个以上的羧基(-COOH)的有机酸。

根据本发明的一个实施方式，所述选择比调节剂可以包括从由苯甲酸(Benzonicacid)、苯乙酸(Phenylacetic acid)、萘甲酸(Naphthoic acid)、扁桃酸(Mandelic acid)、吡啶羧酸(Picolinic acid)、吡啶二羧酸(Dipicolinic acid)、烟酸(Nicotinic acid)、烟二酸(Dinicotinic acid)、异烟酸(Isonicotinic acid)、喹啉酸(Quinolinic acid)、邻氨基苯甲酸(anthranilic acid)、镰孢菌酸(Fusaric acid)、邻苯二甲酸(Phthalic acid)、间苯二甲酸(Isophthalic acid)、对苯二甲酸(Terephthalicacid)、甲苯酸(Toluicacid)、水杨酸(Salicylic acid)、硝基苯甲酸(nitrobenzonic acid)及吡啶二甲酸(Pyridinedicarboxylic acid)组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一个实施方式，在所述抛光浆料组合物中，所述选择比调节剂可以占0.01重量％至5重量％。

根据本发明的一个实施方式，所述浆料组合物还可以包括包含非离子聚合物的分散助剂；包含阳离子聚合物的抛光调节剂；或两者全部。

根据本发明的一个实施方式，所述分散助剂可以包括从由聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯烷基酯、聚氧乙烯甲醚、聚乙二醇磺酸、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚烷基化氧、聚氧乙烯氧化物、聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、纤维素、甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基氢羟乙基纤维素、硫乙基纤维素及羧甲基硫乙基纤维素组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一个实施方式，在所述抛光浆料组合物中，所述分散助剂可以占0.001重量％至1重量％。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光调节剂可以包括从由聚(2-甲基丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵[Poly(2-methacryloxyethyltrimethylammonium chloride)；PMAC]、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)[Poly(diallyldimethyl ammonium chloride)]、聚[双(2-氯乙基)乙醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]尿素](Poly[bis(2-chloroethyl)ether-alt-1,3-bis[3-(dimethylamino)propyl]urea])、具有1,4-二氯-2-丁烯和N，N，N'，N'-四甲基-2-丁烯-1,4-二胺的2,2'，2'-次氨基三乙醇聚合物(Ethanol,2,2',2”-nitrilotris-,polymer with 1,4-dichloro-2-butene and N,N,N',N'-tetramethyl-2-butene-1,4-diamine)、羟乙基纤维素二甲基二烯丙基氯化铵共聚物(Hydroxyethyl cellulosedimethyl diallylammonium chloride copolymer)、丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化铵共聚物(Copolymer of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride)、丙烯酰胺/季铵化甲基丙烯酸乙酯二甲基铵共聚物(Copolymer of acrylamide and quaternizeddimethylammoniumethyl methacrylate)、丙烯酸/二烯丙基二甲基氯化铵共聚物(Copolymer of acrylic acid and diallyldimethylammonium Chloride)、丙烯酰胺/甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷共聚物(Acrylamide-dimethylaminoethyl methacrylatemethyl chloride copolymer)、季铵化羟乙基纤维素(Quaternized hydroxyethylcellulose)、乙烯吡咯烷酮/季铵化甲基丙烯酸二甲胺乙酯共聚物(Copolymer ofvinylpyrrolidone and quaternized dimethylaminoethyl methacrylate)、乙烯吡咯烷酮/季铵化乙烯基咪唑的共聚物(Copolymer of vinylpyrrolidone and quaternizedvinylimidazole)、乙烯吡咯烷酮/甲基丙烯酰胺丙基三甲胺共聚物(Copolymer ofvinylpyrrolidone and methacrylamidopropyl trimethylammonium)、聚(丙烯酰胺2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵)(Poly(acrylamide 2-methacryloxyethyltrimethylammonium chloride))、聚[(2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯)氯甲烷](Poly[2-(dimethylaminoethyl methacrylate methyl chloride])、聚[3-丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵](Poly[3-acrylamidopropyl trimethylammonium chloride])、聚[3-甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵](Poly[3-methacrylamidopropyl trimethylammonium chloride])、聚[氧乙烯(二甲基亚氨基)乙烯(二甲基亚氨基)二氯化乙烯](Poly[oxyethylene(dimethylimino)ethylene(dimethylimino)ethylene dichloride])、丙烯酸/丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化铵三元共聚物(Terpolymer of acrylic acid,acrylamide anddiallyldimethylammonium Chloride)、丙烯酸/甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵/丙烯酸甲酯三元共聚物(Terpolymer of acrylic acid,methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride,and methyl acrylate)及乙烯己内酰胺/乙烯吡咯烷酮/季铵化乙烯基咪唑三元共聚物(Terpolymer of vinylcaprolactam,vinylpyrrolidone,andquaternized vinylimidazole)、聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基)磷酰胆碱-co-n-甲基丙烯酸丁酯(Poly(2-methacryloxyethyl phosphorylcholine-co-n-butyl methacrylate))、聚[(二甲氨基)丙烯酸乙酯苄基氯季铵盐](PDMAEA BCQ)及聚[(二甲氨基)丙烯酸乙酯甲基氯季铵盐](PDMAEA MCQ)组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一个实施方式，在所述抛光浆料组合物中，所述抛光调节剂可以占0.001重量％至1重量％。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子可以包括从由金属氧化物、经有机物或无机物涂覆的金属氧化物及处于胶体状态的金属氧化物组成的群组中选择的至少任一种，所述金属氧化物可以包括从由二氧化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、钡二氧化钛、氧化锗、氧化锰及氧化镁组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子可以通过固相法或液相法来制备，并进行分散使抛光粒子表面具有正电荷。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子的大小可以包括5nm至150nm的一次粒子及30nm至300nm的二次粒子。

根据本发明的一个实施方式，在所述抛光浆料组合物中，所述抛光粒子可以占0.1重量％至10重量％。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光浆料组合物的pH范围可以是3至6。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光浆料组合物还包括水，所述抛光液：水：添加液的比例可以是1:3至10:1至10。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光浆料组合物的ζ电位范围可以是+5mV至+70mV。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光浆料组合物在半导体器件的浅沟槽隔离(shallow trench isolation；STI)制程中，相对于氧化硅膜的氮化硅膜的抛光选择比可以是2:1至30:1，或相对于氧化硅膜的多晶硅膜的抛光选择比可以是2:1至20:1。

根据本发明的一个实施方式，在对所述氮化硅膜或多晶硅膜进行抛光后，氧化硅膜区域的凹陷量可以是

[发明的效果]

根据本发明的抛光浆料组合物，对多晶硅膜具有良好抛光停止功能，由此即使在单元式图案中过度抛光，也可以减少对多晶硅膜的损耗。此外，对图案化晶片进行抛光时，可以减少绝缘膜的凹陷(dishing)发生量。对绝缘膜具有高的抛光率，抛光后对改善平整度也呈现良好的效果。因此，本发明可以应用于半导体器件的浅沟槽隔离(shallow trenchisolation；STI)制程等，从而可以制备出具有更高可靠性及更加优秀特性的半导体器件。

附图说明

图1为显示根据本发明比较例1、比较例2及实施例9的抛光后晶片表面的缺陷的照片。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。然而，能够对实施例进行多种变更，并且，本申请的权利范围并非受到上述实施例的限制或限定。对所有实施例的全部更改、其等同物乃至其替代物均包括在权利要求范围。

实施例中使用的术语仅用于说明特定实施例，并非用于限定实施例。在内容中没有特别说明的情况下，单数表达包括复数含义。在本说明书中，“包括”或者“具有”等术语用于表达存在说明书中所记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、配件或其组合，并不排除还具有一个或以上的其他特征、数字、步骤、操作、构成要素、配件或其组合，或者附加功能。

在没有其他定义的情况下，包括技术或者科学术语在内的在此使用的全部术语，都具有本领域普通技术人员所理解的通常的含义。通常使用的与词典定义相同的术语，应理解为与相关技术的通常的内容相一致的含义，在本申请中没有明确言及的情况下，不能过度理想化或解释为形式上的含义。

并且，在参照附图进行说明的过程中，与附图标记无关，相同的构成要素赋予相同的附图标记，并省略对此的重复的说明。在说明实施例的过程中，当判断对于相关公知技术的具体说明会不必要地混淆实施例时，省略对其详细说明。

以下，参照实施例及附图对本发明的抛光浆料组合物进行具体说明。然而，本发明并非限定于上述实施例及附图。

根据本发明的一方面，提供一种抛光浆料组合物，包括包含一个以上的酰胺键的非离子型高分子聚合物；选择比调节剂；以及抛光粒子。

根据本发明的抛光浆料组合物，对多晶硅膜具有良好抛光停止功能，由此即使在单元式图案中过度抛光，也可以减少对多晶硅膜的损耗。此外，对图案化晶片进行抛光时，可以减少绝缘膜的凹陷(dishing)发生量。对绝缘膜具有高的抛光率，抛光后对改善平整度也呈现良好的效果。因此，本发明可以应用于半导体器件的浅沟槽隔离(shallow trenchisolation；STI)制程等，从而可以制备出具有更高可靠性及更加优秀特性的半导体器件。

根据本发明的一个实施方式，所述非离子型高分子聚合物可以由以下化学式1表示：

[化学式1]

(在所述化学式1中，n是1以上的整数，R

根据本发明的一个实施方式，所述非离子型高分子聚合物可以包括从由聚(2-甲基-2-恶唑啉)、具有羟基末端的聚(2-甲基-2-恶唑啉)、具有α-苄基及ω叠氮化物末端的聚(2-甲基-2-恶唑啉)、具有叠氮化物末端的聚(2-甲基-2-恶唑啉)、具有哌嗪末端的聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-2-恶唑啉)、具有炔烃末端的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、具有α-苄基及ω硫羟末端的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、具有α-甲基及ω羟乙基胺末端的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、具有胺末端的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、具有哌嗪末端的聚(2-乙基-2-恶唑啉)、聚(2-丙基-2-恶唑啉)、具有叠氮化物末端的聚(2-丙基-2-恶唑啉)及其衍生物组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一个实施方式，所述非离子型高分子聚合物的重量平均分子量可以是5000至500000。当所述重量平均分子量小于5000时，多晶硅膜保护膜的性能降低，导致抛光选择比降低及凹陷性能减弱；当所述重量平均分子量大于500000时，将发生絮凝现象，粘度变高，从而会导致抛光浆料组合物的储存稳定性下降。

根据本发明的一个实施方式，在所述抛光浆料组合物中，所述非离子型高分子聚合物可以占0.01重量％至5重量％。在所述抛光浆料组合物中，当所述非离子型高分子聚合物小于0.01重量％时，可能对多晶硅膜无法启动自动抛光停止功能；当超过5重量％时，会因高分子网络而无法得到充分抛光，导致残留问题的发生。

根据本发明的一个实施方式，所述选择比调节剂是指对酸性材料起碱基作用、对碱性材料起酸作用的化合物。

根据本发明的一个实施方式，所述选择比调节剂可以包括含有6至20个碳原子的芳香环及一个以上的羧基(-COOH)的有机酸。例如，所述有机酸可以是所述芳香环中碳原子被氮原子取代，还可以包括硝基、胺基、砜基、磷酸基、烷基、羟基等。更具体地，可以包括从由苯甲酸(Benzonic acid)、苯乙酸(Phenylacetic acid)、萘甲酸(Naphthoic acid)、扁桃酸(Mandelic acid)、吡啶羧酸(Picolinic acid)、吡啶二羧酸(Dipicolinic acid)、烟酸(Nicotinic acid)、烟二酸(Dinicotinic acid)、异烟酸(Isonicotinic acid)、喹啉酸(Quinolinic acid)、邻氨基苯甲酸(anthranilic acid)、镰孢菌酸(Fusaric acid)、邻苯二甲酸(Phthalic acid)、间苯二甲酸(Isophthalic acid)、对苯二甲酸(Terephthalicacid)、甲苯酸(Toluic acid)、水杨酸(Salicylic acid)、硝基苯甲酸(nitrobenzonic acid)及吡啶二甲酸(Pyridinedicarboxylic acid)组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一个实施方式，所述选择比调节剂可以通过调节氮化膜的抛光率来实现所需的选择比，还可以改善凹陷现象。另外，也可以用于调整所述抛光浆料组合物的pH值。

根据本发明的一个实施方式，在所述抛光浆料组合物中，可以在0.01重量％至5重量％的范围内添加适量的所述选择比调节剂，以将抛光浆料组合物的pH值调整为3至6。在所述抛光浆料组合物中，当所述选择比调节剂小于0.01重量％时，无法体现出氧化膜、氮化膜及多晶硅膜的选择性抛光，从而无法获得所需的抛光选择比；当超过5重量％时，可能导致抛光浆料组合物的时间稳定性下降。

根据本发明的一个实施方式，所述浆料组合物还可以包括包含非离子聚合物的分散助剂；包含阳离子聚合物的抛光调节剂；或两者全部。

根据本发明的一个实施方式，所述分散助剂可以包括从由聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯烷基酯、聚氧乙烯甲醚、聚乙二醇磺酸、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚烷基化氧、聚氧乙烯氧化物、聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、纤维素、甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基氢羟乙基纤维素、硫乙基纤维素及羧甲基硫乙基纤维素组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一个实施方式，添加所述分散助剂以用于保持抛光浆料组合物的分散稳定性，在所述抛光浆料组合物中，可以占0.001重量％至1重量％。当所述分散助剂小于0.001重量％时，对多晶硅膜的自动抛光停止功能下降；当超过1重量％时，在抛光浆料组合物中进行反应并产生絮凝现象，导致发生划痕。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光调节剂可以在分子式中包括两个以上已电离的阳离子，也可以包括两个以上由阳离子活化的氮。由此，可以调整阳离子聚合物的粘度。所述阳离子聚合物可以具有20cp至40cp的粘度。通过所述粘度调整，可以提高氮化膜的抛光率，并可以通过控制氧化膜的抛光率来控制氧化物/氮化物选择比。

根据本发明的一个实施方式，所述阳离子聚合物可以是季铵形式。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光调节剂可以包括从由聚(2-甲基丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵[Poly(2-methacryloxyethyltrimethylammonium chloride)；PMAC]、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)[Poly(diallyldimethyl ammonium chloride)]、聚[双(2-氯乙基)乙醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]尿素](Poly[bis(2-chloroethyl)ether-alt-1,3-bis[3-(dimethylamino)propyl]urea])、具有1,4-二氯-2-丁烯和N，N，N'，N'-四甲基-2-丁烯-1,4-二胺的2,2'，2'-次氨基三乙醇聚合物(Ethanol,2,2',2”-nitrilotris-,polymer with 1,4-dichloro-2-butene and N,N,N',N'-tetramethyl-2-butene-1,4-diamine)、羟乙基纤维素二甲基二烯丙基氯化铵共聚物(Hydroxyethyl cellulosedimethyl diallylammonium chloride copolymer)、丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化铵共聚物(Copolymer of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride)、丙烯酰胺/季铵化甲基丙烯酸乙酯二甲基铵共聚物(Copolymer of acrylamide and quaternizeddimethylammoniumethyl methacrylate)、丙烯酸/二烯丙基二甲基氯化铵共聚物(Copolymer of acrylic acid and diallyldimethylammonium Chloride)、丙烯酰胺/甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷共聚物(Acrylamide-dimethylaminoethyl methacrylatemethyl chloride copolymer)、季铵化羟乙基纤维素(Quaternized hydroxyethylcellulose)、乙烯吡咯烷酮/季铵化甲基丙烯酸二甲胺乙酯共聚物(Copolymer ofvinylpyrrolidone and quaternized dimethylaminoethyl methacrylate)、乙烯吡咯烷酮/季铵化乙烯基咪唑的共聚物(Copolymer of vinylpyrrolidone and quaternizedvinylimidazole)、乙烯吡咯烷酮/甲基丙烯酰胺丙基三甲胺共聚物(Copolymer ofvinylpyrrolidone and methacrylamidopropyl trimethylammonium)、聚(丙烯酰胺2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵)(Poly(acrylamide 2-methacryloxyethyltrimethylammonium chloride))、聚[(2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯)氯甲烷](Poly[2-(dimethylaminoethyl methacrylate methyl chloride])、聚[3-丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵](Poly[3-acrylamidopropyl trimethylammonium chloride])、聚[3-甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵](Poly[3-methacrylamidopropyl trimethylammonium chloride])、聚[氧乙烯(二甲基亚氨基)乙烯(二甲基亚氨基)二氯化乙烯](Poly[oxyethylene(dimethylimino)ethylene(dimethylimino)ethylene dichloride])、丙烯酸/丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化铵三元共聚物(Terpolymer of acrylic acid,acrylamide anddiallyldimethylammonium Chloride)、丙烯酸/甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵/丙烯酸甲酯三元共聚物(Terpolymer of acrylic acid,methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride,and methyl acrylate)及乙烯己内酰胺/乙烯吡咯烷酮/季铵化乙烯基咪唑三元共聚物(Terpolymer of vinylcaprolactam,vinylpyrrolidone,andquaternized vinylimidazole)、聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基)磷酰胆碱-co-n-甲基丙烯酸丁酯(Poly(2-methacryloxyethyl phosphorylcholine-co-n-butyl methacrylate))、聚[(二甲氨基)丙烯酸乙酯苄基氯季铵盐](PDMAEA BCQ)及聚[(二甲氨基)丙烯酸乙酯甲基氯季铵盐](PDMAEA MCQ)组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一个实施方式，在所述抛光浆料组合物中，所述抛光调节剂可以占0.001重量％至1重量％。在所述抛光浆料组合物中，当所述抛光调节剂小于0.001重量％时，难以实现所需的抛光选择比；当超过1重量％时，由于对抛光膜质的选择性吸附性能，可能会出现过度的抛光抑制现象。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子可以包括从由金属氧化物、经有机物或无机物涂覆的金属氧化物及处于胶体状态的金属氧化物组成的群组中选择的至少任一种，所述金属氧化物可以包括从由二氧化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、钡二氧化钛、氧化锗、氧化锰及氧化镁组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子可以是分散为正电荷的氧化铈。通过将所述分散为正电荷的氧化铈与活化为正电荷的添加液进行混合，从而提高段差去除性能及自动抛光停止功能。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子可以通过固相法或液相法来制备，并进行分散使得抛光粒子的表面具有正电荷。所述固相法可以通过在400℃至1000℃的温度下煅烧抛光粒子前体来制备。另外，所述液相法可以通过适用溶胶凝胶(sol-gel)法(使晶体生长从而获得微粒子)或共沉淀法(将抛光粒子离子在水溶液中沉淀)及水热合成法(在高温高压下形成抛光粒子)等来制备。

根据一方面，所述抛光粒子可以是单晶。使用单晶抛光粒子时，与多晶抛光粒子相比，可以达到减少划痕的效果，可以改善凹陷现象及抛光后的清洁度。

根据一方面，所述抛光粒子的形状可以包括从由球形、矩形、针状及板状组成的群组中选择的至少任一种，优选地，可以是球形。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子的大小可以包括5nm至150nm的一次粒径及30nm至300nm的二次粒径。所述抛光粒子的平均粒径的测量是在可通过扫描电子显微分析或动态光散射来测量的可视范围内的多个粒子粒径的平均值。对于一次粒子的大小，为了保证粒子均匀性，应为150nm以下，若小于5nm则可能降低抛光率。对于所述抛光浆料组合物中二次粒子的大小，当二次粒子的大小小于30nm时，由于研磨而产生的过多小粒子将会降低洗涤性，并在晶片表面上造成过多的缺陷；当超过300nm时，则会出现过度抛光，使难以控制选择比，并有可能出现凹陷、腐蚀及表面缺陷。

根据一方面，除了单粒径粒子以外，所述抛光粒子可以使用包含多分散(multidispersion)形式的粒子分布的混合粒子，例如，可以是通过两种不同平均粒径的抛光粒子混合来具有双峰(bimodal)形式的粒子分布；或可以是通过三种不同平均粒径的抛光粒子混合来具有三个峰值的粒子分布。或者，可以是通过四种以上不同平均粒径的抛光粒子混合来具有多分散形式的粒子分布。通过混合较大的抛光粒子和相对较小的抛光粒子，能够实现更好的分散性，并可以减少晶片表面上的划痕。

根据本发明的一个实施方式，在所述抛光浆料组合物中，所述抛光粒子可以占0.1重量％至10重量％。在所述抛光浆料组合物中，当所述抛光粒子占小于1重量％时，抛光速度将会降低；当超过10重量％时，抛光速度则过高，且由于抛光粒子数量的增加及残留在表面的粒子的吸附性，将可能导致表面缺陷现象。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光浆料组合物的pH范围可以是3至6。当所述抛光浆料组合物的pH值超出上述范围时，分散稳定性急剧降低，从而导致絮凝问题。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光浆料组合物的ζ电位范围可以是+5mV至+70mV。由于带正电的抛光粒子，所述抛光浆料组合物可以是呈现正(positive)电荷的正浆料组合物，并且保持高分散稳定性，使得抛光粒子不会絮凝，从而可以减少划痕的发生。

除了上述成分之外，本发明的抛光浆料组合物还可以包括水，优选地，超纯水、去离子水或蒸馏水作为其余成分。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光浆料组合物在制备过程中可以包括浓缩制备及稀释(Dilution)过程。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光浆料组合物还包括水，所述抛光液：水：添加液的比例可以是1:3至10:1至10。例如，所述水可以包括去离子水、离子交换水及超纯水。当所述添加液的比例在1至4的范围内时，添加液的比例越小，越适合用于大块高段差的抛光。

根据本发明的一个实施方式，提供抛光浆料组合物的方式能够是分别准备抛光液与添加液之后，在抛光前混合使用的二液型，也能够是抛光液与添加液混合在一起的一液型。当以二液型的形式来使用时，在多晶硅膜的STI图案中不会留下残留物(residue)，提高防止凹陷性能，可以获得高选择比。

根据本发明的一个实施方式，所述抛光浆料组合物在半导体器件的浅沟槽隔离(shallow trench isolation；STI)制程中，相对于氧化硅膜的氮化硅膜的抛光选择比可以是2:1至30:1，或相对于氧化硅膜的多晶硅膜的抛光选择比可以是2:1至20:1。

本发明的用于STI制程的抛光浆料组合物可以通过包括一个以上的具有酰胺键的非离子型高分子聚合物，在多晶硅膜表面上对抛光进行抑制，由此可以对多晶硅膜具有自动抛光停止功能。此外，即使在单元式图案中过度抛光，也可以减少对多晶硅膜的损耗。

根据本发明的一个实施方式，在对所述氮化硅膜或多晶硅膜进行抛光后，氧化硅膜区域的凹陷量可以是

以下，将参照以下实施例和比较例对本发明进行详细说明。然而，本发明的技术思想并不限于此。

[抛光条件]

1.抛光器：AP-300(300mm,KCTECH社)

2.垫子：IC 1000(DOW社)

3.抛光时间：60秒

4.压板RPM(Platen RPM)：93rpm

5.主轴RPM(Spindle RPM)：87rpm

6.压力：3.5psi

7.流量(Flow rate)：250ml/分

8.使用的晶片：PE-TEOS 20K

试验例1：根据抛光粒子的大小的抛光浆料组合物的抛光性能

[实施例1]

添加粒径为30nm的胶状氧化铈抛光粒子5重量％、作为非离子型高分子聚合物的重量平均分子量为20000的聚(2-乙基-2-恶唑啉)0.5重量％以及作为选择比调节剂的吡啶甲酸0.25重量％并一起混合，制备了具有pH值为4的抛光浆料组合物。

[实施例2]

除了包括粒径为40nm的胶状氧化铈抛光粒子以外，按照与实施例1相同的方式制备了抛光浆料组合物。

[实施例3]

除了包括粒径为50nm的胶状氧化铈抛光粒子以外，按照与实施例1相同的方式制备了抛光浆料组合物。

[实施例4]

除了包括粒径为60nm的胶状氧化铈抛光粒子以外，按照与实施例1相同的方式制备了抛光浆料组合物。

通过使用实施例1至实施例4的抛光浆料组合物，在与所述相同的抛光条件下进行了抛光。

以下表1示出了当通过使用实施例1至实施例4的抛光浆料组合物来抛光晶片时的氧化硅膜、氮化硅膜及多晶硅膜的抛光率(Removal Rate；RR)。

[表1]

参照表1，可以确认，抛光粒子的大小越大，抛光率越高。

试验例2：根据选择比调节剂的含量的抛光浆料组合物的抛光性能

[实施例5]

添加粒径为60nm的胶状氧化铈抛光粒子5重量％、作为非离子型高分子聚合物的重量平均分子量为50000的聚(2-乙基-2-恶唑啉)0.5重量％以及作为选择比调节剂的吡啶甲酸0.15重量％，制备了具有pH值为4的抛光浆料组合物。

[实施例6]

除了添加吡啶甲酸0.25重量％以外，按照与实施例5相同的方式制备了抛光浆料组合物。

以下表2示出了当通过使用实施例5至实施例6的抛光浆料组合物来抛光晶片时的氧化硅膜、氮化硅膜及多晶硅膜的抛光率(Removal Rate；RR)。

[表2]

参照表2，可以确认，当吡啶甲酸的含量增加时，氮化硅膜的抛光率降低。

试验例3：根据抛光粒子的含量的抛光浆料组合物的抛光性能

[实施例7]

将粒径为60nm的胶状氧化铈抛光粒子5重量％、作为非离子型高分子聚合物的重量平均分子量为50000的聚(2-乙基-2-恶唑啉)0.5重量％以及作为选择比调节剂的吡啶甲酸0.5重量％一起混合，制备了具有pH值为4的抛光浆料组合物。

[实施例8]

除了进一步添加作为抛光调节剂的聚(2-甲基丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵[Poly(2-methacryloxyethyltrimethylammonium chloride)；PMAC]0.005重量％以外，按照与实施例7相同的方式制备了pH值为4的抛光浆料组合物。

[实施例9]

在实施例8中，除了添加作为非离子型高分子聚合物的重量平均分子量为200000的聚(2-乙基-2-恶唑啉)以外，与实施例8相同的方式制备了抛光浆料组合物。

以下表3示出了当通过使用实施例7至实施例9的抛光浆料组合物来抛光晶片时的氧化硅膜、氮化硅膜及多晶硅膜的抛光率(Removal Rate；RR)。

[表3]

参照表3，可以确认，添加作为抛光调节剂的PMAC可以使氮化膜的抛光率增加。

试验例4：根据抛光粒子的类型的晶片缺陷

[比较例1]

将粒径为60nm的胶状氧化铈抛光粒子5重量％、作为非离子型高分子聚合物的重量平均分子量为50000的聚(2-乙基-2-恶唑啉)0.5重量％以及作为选择比调节剂的吡啶甲酸一起混合(而不是添加)，制备了具有pH值为5的抛光浆料组合物。

[比较例2]

将聚丙烯酸作为分散剂添加至以固相法制备的氧化铈抛光粒子中并分散抛光粒子，之后添加氨水来制备pH值为8的阴离子浆料组合物。

以下表4示出了当通过使用比较例1和比较例2的浆料组合物以及实施例9的抛光浆料组合物来抛光晶片时的氧化硅膜、氮化硅膜及多晶硅膜的抛光率(Removal Rate；RR)。

[表4]

对比较例1、比较例2及实施例9的缺陷进行了测量。

洗涤制程采用了氨水、过氧化氢和水的混合洗涤液SC-1(标准清洗1，StandardCleaning 1)，进行了15秒后再进行了HF30秒。缺陷测量设备采用了ATI-XP。

图1为显示根据本发明比较例1、比较例2及实施例9的抛光后晶片表面的缺陷的附图。从附图中可以看出，比较例1的缺陷为116个，比较例2的缺陷为145个，实施例9的缺陷为101个。即，本发明的用于STI制程的抛光浆料组合物是通过使用既含有胶状氧化铈抛光粒子、又含有具有酰胺键的聚合物的阳离子抛光浆料组合物，在多晶硅膜表面上对抛光进行抑制，由此对多晶硅膜具有自动抛光停止功能，对氧化硅膜及氮化硅膜具有较高的抛光率，并可以对多晶硅膜层起到抛光抑制的作用，从而可以保护图案化多晶硅膜质。

以上，通过有限的附图对实施例进行了说明，本领域的普通技术人员能够对上述记载进行多种修改与变形。例如，所说明的技术以与所说明的方法不同的顺序执行，和/或所说明的构成要素以与所说明的方法不同的形态结合或组合，或者，由其他构成要素或等同物进行替换或置换也能够获得相同的效果。

由此，其他体现、其他实施例及权利要求范围的均等物全部属于专利权利要求的范围。