70納米）的平均粒度。在另外的實施方式中，該平均粒度在約80至約 140納米范圍內（例如，約90至130納米）。特別優(yōu)選的研磨劑包括氧化鋁摻雜的膠態(tài)二 氧化硅，其優(yōu)選具有在約40至150納米范圍內（例如，約40至約50納米）的粒度。
[0068] 該研磨劑合乎需要地懸浮于該拋光組合物中，更具體地懸浮于該拋光組合物的含 水載體組分中。當該研磨劑懸浮于該拋光組合物中時，其優(yōu)選為膠體穩(wěn)定的。術語"膠體" 是指研磨劑顆粒在該液體載體中的懸浮液。"膠體穩(wěn)定性"是指該懸浮液隨時間的保持性。 在本發(fā)明的上下文中，如果當將研磨劑置于1〇〇毫升量筒中并使其無攪動地靜置2小時 時，量筒底部50毫升中的顆粒濃度（[B]，以克/毫升表不）與量筒頂部50毫升中的顆粒 濃度（[T]，以克/毫升表示）之間的差除以研磨組合物中顆粒的總濃度（[C]，以克/毫升 表示）小于或等于〇.5(即，（[B]-[T])/[C] <0.5)，則認為研磨劑懸浮液是膠體穩(wěn)定的。 ([B]_[T])/[C]的值合乎需要地小于或等于0. 3,且更優(yōu)選小于或等于0. 1。
[0069] 如本文中和所附權利要求中所使用的，術語"膠態(tài)二氧化硅"是指通過Si(OH) 4的 縮聚制備的二氧化硅。前體Si(OH)4可例如通過高純度烷氧基硅烷的水解或通過硅酸鹽水 溶液的酸化獲得。這樣的膠態(tài)二氧化硅可例如根據美國專利5, 230, 833制備，或者可作為 各種市售產品例如FusoPL-1、PL-2和PL-3產品，Nalco1050、2327和2329產品，以及其 它類似的可得自DuPont、Bayer、AppliedResearch、NissanChemical和Clariant的產品 獲得。氧化鋁摻雜的膠態(tài)二氧化硅是指包含一些量的鋁（例如，作為氧化物諸如氧化鋁、與 硅的混合氧化物等）的膠態(tài)二氧化硅。優(yōu)選地該氧化鋁摻雜的二氧化硅包含基于該顆粒重 量的約100至約2000ppm的鋁，更優(yōu)選約600至800ppm(例如約650至約750ppm)的鋁。
[0070] 該酸性緩沖劑以在約25ppm至約10,OOOppm、優(yōu)選約50ppm至lOOOppm、且更優(yōu)選 約50ppm至約700ppm范圍內的濃度存在于該組合物中。
[0071] 該酸性緩沖劑可包括能夠在所需酸性pH值下提供合適的緩沖能力的任何有機酸 或無機酸。用于選擇和確定緩沖pH和緩沖能力的方法是化學和CMP領域的普通技術人員 所公知的。在一些優(yōu)選實施方式中，該緩沖劑包括有機酸例如羧酸、膦酸、或其組合。合 適的羧酸的非限制性實例包括一元羧酸（例如，乙酸、苯甲酸、苯乙酸、1-萘甲酸、2-萘甲 酸、羥基乙酸、甲酸、乳酸、扁桃酸等）、和多元羧酸（例如，草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、 酒石酸、檸檬酸、馬來酸、富馬酸、天冬氨酸、谷氨酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、 1，2, 3, 4- 丁烷四羧酸、衣康酸等）、以及氨基酸（例如，甘氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰 胺、谷氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、0 _丙氨酸等）。合適的有機膦酸的非限制性實例 包括DEQUEST?2060牌二亞乙基三胺五（亞甲基-膦酸）、DEQUEST? 7000牌2-膦 酰基丁烷-1，2, 4-三羧酸和DEQUEST? 2010牌羥基亞乙基-1，1-二膦酸（它們全部可 得自Solutia，Inc.)、以及膦?；宜帷啺被谆⑺幔┑?。在另外的優(yōu)選實施方式 中，該緩沖組合物可包括無機酸例如磷酸等。優(yōu)選地，該酸性緩沖劑包括乙酸、磷酸、羥基亞 乙基-1，1-二膦酸、和/或甘氨酸。當利用有機酸緩沖劑時，該有機酸優(yōu)選以少于約0. 5重 量％的量存在于該組合物中。
[0072] 該酸性緩沖劑優(yōu)選在該組合物的所需pH下具有可接受的緩沖能力。該酸性緩沖 劑典型地包含一種或多種酸和所述酸的一種或多種鹽，其相對量足以以所需的pH值建立CMP組合物的pH，且在CMP過程期間使該pH保持在高于和低于該所需pH的可接受的范圍 內。優(yōu)選的pH范圍為約2至約7 (例如，約2至5、優(yōu)選地3至4. 5)。為了相對于通常比 PETEOS二氧化硅更容易研磨和移除的二氧化硅材料（例如，得自硅烷的二氧化硅；有時稱 為"軟氧化物"）的碳化硅移除選擇性，優(yōu)選該pH在約3至約7 (優(yōu)選高于3. 5)的范圍內。 優(yōu)選的用于獲得相對于這樣的軟氧化物的選擇性碳化硅移除的酸性緩沖劑為在約3至約 7 (優(yōu)選高于3. 5)的pH范圍內具有最佳緩沖能力的材料，例如氨基酸。
[0073] 該含水載體可為任何含水溶劑，例如，水、含水甲醇、含水乙醇、它們的組合等。優(yōu) 選地，該含水載體為去尚子水。
[0074] 優(yōu)選地，該CMP組合物不含表面活性劑和氧化劑。如本文中所使用的，短語"不含 表面活性劑"意指該組合物具有不超過痕量的與研磨劑結合的表面活性劑，其中任何量的 非結合表面活性劑以不影響該組合物的表面張力或接觸角的水平存在。短語"不含氧化劑" 意指組合物包含不多于痕量污染物的氧化性材料，該量不足以影響在CMP期間用該組合物 可獲得的任何金屬移除速率。
[0075] 在一些優(yōu)選實施方式中，該組合物包含少于約0.5重量％的有機材料（有機物質， organicmaterials)〇
[0076] 本發(fā)明的拋光組合物可通過任何合適的技術制備，其中的許多是本領域技術人員 知曉的。該拋光組合物可以間歇或連續(xù)方法制備。通常，該拋光組合物可通過以任意順序 組合其各組分而制備。本文中所使用的術語"組分"包括單獨的成分（例如，研磨劑、緩沖 劑等）、以及各成分的任何組合。例如，可將研磨劑分散于水中，和可添加酸性緩沖劑，且將 其通過能夠將各組分引入到拋光組合物中的任何方法混合。pH可根據需要通過添加酸或堿 在任何適當的時間進一步調節(jié)。
[0077] 本發(fā)明的拋光組合物可用于拋光任何合適的基材，且尤其可用于拋光包含碳化硅 和二氧化硅（例如，PETEOS二氧化硅）的基材?？筛淖冊揅MP組合物的配方和pH以改變 碳化硅移除速率。在一些優(yōu)選實施方式中，碳化硅移除的相對速率超過二氧化硅的移除速 率。
[0078] 改變組合物的pH、研磨劑組成和濃度、表面張力和酸性緩沖劑組成及濃度可改變 根據本發(fā)明方法獲得的碳化硅和二氧化硅的移除速率，且由此可改變碳化硅與二氧化硅的 移除速率比。
[0079] 例如，可改變該組合物中存在的研磨劑濃度以調節(jié)碳化硅和二氧化硅兩者的移除 速率。使用下面在實施例1中描述的總的程序，使用三種不同的拋光化合物分別化學機械 拋光類似的半導體晶片。所有拋光組合物皆在具有平均粒度為約50納米的膠態(tài)二氧化硅 的去離子水中制備。所有拋光組合物皆具有約4的pH。調節(jié)膠態(tài)二氧化硅的量以產生具有 約0. 5重量％、1. 0重量％和2. 0重量％的膠態(tài)二氧化硅的組合物。
[0080] 在整個該膠態(tài)二氧化硅濃度范圍內觀察到碳化硅優(yōu)先于PETEOS二氧化硅的選擇 性移除。碳化硅移除速率與二氧化硅移除速率的選擇性比與在該濃度范圍內的膠態(tài)二氧化 硅的濃度反相關，但在整個該范圍內且在所述拋光條件下始終大于約11。因此，本方法提供 對碳化硅與二氧化硅的移除速率選擇性的調整。
[0081] 也可改變該組合物的pH以改變碳化硅和二氧化硅兩者的移除速率。例如，使用下 面在實施例1中所描述的總的程序利用具有在約2.5至約9范圍內的pH值的組合物拋光SiCN和PETEOSSi02晶片。所有拋光組合物皆含有約0. 5重量％的具有約50納米平均粒 度的膠態(tài)二氧化硅。對于具有在約3至約8范圍內的pH的各組合物，觀察到碳化硅優(yōu)先于 二氧化硅的選擇性移除。具有在約3. 25至約4. 5范圍內的pH的組合物有最高的碳化硅與 二氧化硅的移除速率比。因此，本發(fā)明組合物的碳化硅相對于二氧化硅的選擇性也可通過 pH和緩沖劑的適當選擇而"調整"。
[0082] 例如，可改變酸性緩沖劑的類型以改變碳化硅和二氧化硅兩者的移除速率。改變 酸性緩沖劑的類型的效果在下面描述于實施例2中。類似地，可改變酸性緩沖劑的濃度以 改變碳化硅和二氧化硅兩者的移除速率。改變酸性緩沖劑的濃度的效果在下面描述于實施 例3中。
[0083] 而且，可改變用在該組合物中的粒狀研磨劑的類型以改變碳化硅和二氧化硅的移 除速率。改變粒狀研磨劑的類型的效果在下面描述于實施例4中。
[0084] 實施例1至4中所描述的碳化硅層各自含有氮。本發(fā)明的組合物也