磨料粒子、拋光漿料以及制造磨料粒子的方法與流程

本發明涉及磨料粒子和拋光漿料，并且更具體來說，涉及可在半導體制造工藝中用于化學機械拋光以使介電層平坦化的磨料粒子和拋光漿料，并且涉及制造所述磨料粒子的方法。

背景技術：

化學機械拋光(CMP)工藝通過向工件上施加含有磨料粒子的漿料，并且旋轉與拋光設備連接的拋光墊來進行。磨料粒子接著對工件的表面進行機械拋光，而漿料中所含的化學物質與表面發生化學反應，由此以化學方式去除工件的表面。此類磨料粒子的實例包含二氧化硅(SiO₂)、二氧化鈰(CeO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)以及二氧化鈦(TiO₂)，并且可視工件的類型而選擇性使用。

另一方面，在精細設計規則(例如19或16納米)的NAND閃存裝置的制造工藝中，使用淺溝道隔離(Shallow Trench Isolation，STI)工藝和CMP工藝。此處，CMP工藝涉及拋光介電層(即二氧化硅層)直到暴露出多晶硅層。另外，在精細設計規則(例如14納米)的應用處理器(application processor，AP)制造工藝中，制造硅或硅-鍺場效應晶體管(field effect transistor，FET)，并且使用CMP工藝。此處，CMP工藝涉及拋光介電層(即二氧化硅層)直到暴露出氮化物層。

上述CMP工藝涉及拋光氧化硅層同時具有多晶硅層或氮化物層作為拋光或蝕刻停止層，并且利用適于此類用途的磨料粒子。舉例來說，使用二氧化鈰作為磨料粒子，并且可以通過干式法或濕式法制造二氧化鈰。由于與制造工藝有關的限制，干式法二氧化鈰粒子具有棱角形狀以及廣泛粒徑分布的晶粒，這必然導致應用于CMP工藝時在拋光停止層處產生微小劃痕。另一方面，濕式法二氧化鈰粒子具有無二次粒徑的較大粒子的窄尺寸分布并且具有多面體結構，因此相比于常規干式法二氧化鈰粒子可減少微小劃痕的出現。然而，濕式法二氧化鈰粒子難以制造，并且尚未解決由于多面體結構的尖銳 面產生的微小劃痕問題。

另外，隨著上述多種裝置的設計規則降低，裝置變得更容易受拋光刮擦、破壞等損傷。然而，二氧化鈰磨料粒子迄今為止具有幾十納米的尺寸并且為具有多面體的尖銳面的多面體形狀。因此，二氧化鈰磨料粒子繼續造成在所拋光的多種裝置的表面或蝕刻停止層上產生劃痕、擦傷和凹坑的問題。

在美國專利第6,221,118號和第6,343,976號中，披露形成二氧化鈰磨料粒子的方法和使用其拋光芯片的方法。

(相關技術文獻)

美國專利第6,221,118號

美國專利第6,343,976號

技術實現要素：

本發明提供磨料粒子、拋光漿料和制造所述磨料粒子的方法。

本發明還提供可抑制或防止出現拋光劃痕的磨料粒子和拋光漿料，以及制造磨料粒子的方法。

根據示范性實施例，制造磨料粒子的方法包含制備前驅體溶液，在所述前驅體溶液中第一前驅體與不同于第一前驅體的第二前驅體混合；制備堿性溶液；混合堿性溶液與前驅體溶液并且形成沉淀物；以及洗滌通過沉淀合成的磨料粒子。

第一前驅體可包含含有鈰(III)的有機鹽，第二前驅體可包含含有鈰(III)的無機鹽，并且第二前驅體可包含鹵族元素。

制備前驅體溶液可包含混合第一前驅體與水來制備第一前驅體溶液；混合第二前驅體與水來制備第二前驅體溶液；以及混合第一前驅體溶液與第二前驅體溶液。另外，第一前驅體溶液可以是pH值低于第二前驅體溶液的pH值的溶液。

制備前驅體溶液可更包含在混合第一前驅體溶液與第二前驅體溶液之前向第二前驅體溶液添加酸性材料。混合第一前驅體溶液與第二前驅體溶液可包含在1∶1到1∶5范圍內調整第一前驅體溶液與第二前驅體溶液的混合比。

形成的沉淀物可保持在8到10的pH值下。

形成沉淀物后可更包含將混合溶液的pH調整到酸性范圍。另外，在將 pH調整到酸性范圍之前可包含攪拌堿性溶液和前驅體溶液的混合溶液。

第一前驅體可包含乙酸鈰(cerium acetate)、碳酸鈰(cerium carbonate)以及草酸鈰(cerium oxalate)中的至少一個，并且第二前驅體可包含氯化鈰、溴化鈰、碘化鈰、硫酸鈰(cerium sulfate)以及硝酸鈰中的至少一個。

在室溫下形成沉淀物，并且在沉淀之后，不進行額外熱處理。也就是說，沉淀物的合成可以是不涉及加熱的非熱過程。

合成的磨料粒子的平均粒徑可以在2納米到10納米范圍內，并且合成的磨料粒子可包含二氧化鈰粒子。

根據示范性實施例，磨料粒子用于拋光工作區，磨料粒子由兩種或更多種不同前驅體合成，并且為包含鈰的結晶，并且平均粒徑在2納米到10納米范圍內。粒子可以是單晶，并且可具有圓形形狀，并且粒子的平均粒徑可在3納米或更大并且小于6納米的范圍內。

根據另一示范性實施例，用于拋光工作區的拋光漿料包含進行拋光的磨料粒子，所述粒子由兩種或更多種不同前驅體合成，為結晶，包含鈰，并且平均直徑在2納米到10納米范圍內；以及去離子水，其中分布有磨料粒子。磨料粒子可以是單晶，并且可具有圓形形狀。另外，拋光漿料可更包含調整pH的pH調整劑。

附圖說明

可以從結合附圖進行的以下描述來更詳細地理解示例性實施例，其中：

圖1為根據一個實施例制造磨料粒子的工藝流程圖。

圖2為概念上說明圖1的制造過程的概念圖。

圖3為圖1的流程圖的部分的詳細流程圖。

圖4為作為一個實施例制備的磨料粒子的電子顯微圖。

具體實施方式

下文中將參考附圖詳細描述具體實施例。然而，本發明可以用不同形式實施并且不應被解釋為限于本文中所闡述的實施例。而是，提供這些實施例是為了使得本發明將是透徹并且完整的，并且這些實施例將把本發明的范圍完整地傳達給所屬領域的技術人員。在所述圖式中，為了清楚說明起見可放 大或擴大元件的尺寸。相同參考標號通篇指代相同元件。

圖1為根據一個實施例制造磨料粒子的工藝流程圖，圖2為概念上顯示圖1的過程的概念圖，并且圖3為圖1的流程圖的部分的詳細流程圖。

根據一個實施例的磨料粒子的制造方法包含制備前驅體溶液，前驅體溶液中第一前驅體與不同于第一前驅體的第二前驅體組合(步驟S100)；制備堿性溶液(步驟S200)；混合堿性溶液與前驅體溶液并且形成沉淀物(步驟S300)；以及洗滌通過沉淀合成的磨料粒子(步驟S500)。此處，制備前驅體溶液(步驟S100)和制備堿性溶液(步驟S200)可以以任何順序進行，只要其在混合兩種溶液之前制備。

首先，制備前驅體溶液(步驟S100)涉及制備含有具有不同組成的兩種或更多種前驅體的溶液。此處，具有不同組成的前驅體為磨料粒子的主要材料，具有不同組成的前驅體的共同之處在于構成磨料粒子的組分，然而，其在整體組成和物理性質方面彼此不同。舉例來說，當合成二氧化鈰粒子時，前驅體可以是鹽，其全部含有鈰(Ce)但物理性質不同。換句話說，第一前驅體可包含含有鈰(III)的有機鹽，然而第二前驅體可包含含有鈰(III)的無機鹽。另外，第一前驅體可以比第二前驅體更具酸性，并且第二前驅體可包含鹵族元素。鹵族元素為周期表的第17族元素并且包含氟、氯、溴、碘。這些元素與堿金屬反應形成容易溶解于水中并且看起來與常見食鹽類似的典型鹽。鹵素元素是最具反應性并且非金屬家族，并因此通常與其它元素一起存在于化合物中。為了制備二氧化鈰(CeO₂)粒子，前驅體的實例如下。第一前驅體可包含以下中的至少一個：乙酸鈰(III)(Ce(CH₃CO₂)₃)、碳酸鈰(Ce₂(CO₃)₃)以及草酸鈰(Ce₂(C₂O₄)₃)。第二前驅體可包含以下中的至少一個：氯化鈰(III)(CeC₁₃)、溴化鈰(CeBr₃)、碘化鈰(CeI₃)、硫酸鈰(Ce₂(SO₄)₃)以及硝酸鈰(Ce(NO₃)₃)。當制備前驅體溶液時，選擇上述第一前驅體和第二前驅體中的至少一個，并且溶解于水中，且制備成溶液。因此，前驅體溶液可以使用前驅體的多種組合制備。

下文中詳細論述前驅體溶液的制備。如圖3中所示，制備前驅體溶液(步驟S100)包含混合第一前驅體與水來制備第一前驅體溶液(步驟S101)；混合第二前驅體與水來制備第二前驅體溶液(步驟S102)；以及混合第一前驅體溶液與第二前驅體溶液(步驟S104)。舉例來說，第一前驅體溶液可以使 用乙酸鈰作為第一前驅體并且將乙酸鈰溶解于去離子水中來制備，并且第二前驅體溶液可以使用氯化鈰作為第二前驅體并且將氯化鈰溶解于去離子水中來制備。此時，乙酸鈰與去離子水的混合比可以控制于預定范圍內。乙酸鈰對去離子水的重量比可以在1∶1或更大并且小于1∶30的范圍內調整。另外，向去離子水中引入乙酸鈰之后，所得溶液可以在200轉/分鐘到400轉/分鐘的速度下旋轉5分鐘到10分鐘，由此混合前驅體與去離子水。對于第二前驅體溶液，氯化鈰對去離子水的重量比可以在1∶5或更大且小于1∶50的范圍內調整。另外，向去離子水中添加氯化鈰之后，可以通過在200轉/分鐘到400轉/分鐘的速度下旋轉5分鐘到10分鐘來混合所得溶液。

因此制備的第一前驅體溶液呈現的氫離子濃度指數(pH)比第二前驅體溶液的氫離子濃度指數(pH)低。在這一情形下，制備前驅體溶液(步驟S100)可更包含在混合第一前驅體溶液與第二前驅體溶液(步驟S104)之前，向第二前驅體溶液添加酸性材料(步驟S103)。也就是說，在溶解有氯化鈰的氯化鈰溶液中，可以引入例如鹽酸、乙酸、硫酸和硝酸的酸性材料來控制其pH。舉例來說，鹽酸對氯化鈰溶液的比率可以在1∶1到1∶10范圍內調整，并且可以通過旋轉將比率經調整的溶液混合約5分鐘。氯化鈰具有鈰(III)，然而在適當酸性pH范圍之外時，鈰(HI)可轉化或氧化成鈰(IV)。因此，調整pH來穩定維持第二前驅體溶液中的鈰(HI)。另外，添加酸性材料可提高氯化鈰在第二前驅體溶液內的溶解度。此時，第二前驅體溶液的pH可以調整成與第一前驅體溶液的pH幾乎相同或類似。溶液的pH值在1到4范圍內調整。當pH值升高到5或更高時，鈰鹽不大可能保持鈰(HI)鹽形式，而是更可能氧化成鈰(IV)鹽，并且因為難以始終控制鈰(III)轉化成鈰(IV)的量，所以可能無法向溶液中提供足夠量的鈰(III)鹽。當鈰(III)鹽轉化成鈰(IV)鹽時，鈰(IV)鹽也變成粒子生長的起始點，并且因此變得難以控制最終二氧化鈰粒子的粒徑分布，并且難以獲得具有2納米到10納米或3納米到6納米范圍內的相對均勻粒徑的二氧化鈰粒子。

在混合第一前驅體溶液與第二前驅體溶液(步驟S104)時，混合可以用任何適合方式進行，并且因此例如將溶液置于大容器中并且攪拌成均勻稠度。此時，可以適合地控制第一前驅體溶液和第二前驅體溶液的混合比。也就是說，第一前驅體溶液對第二前驅體溶液的混合比可以調整到1∶1到1∶5范圍。 如果增加氯化鈰的量來嘗試合成較大量的二氧化鈰粒子，那么打算添加到氯化鈰溶液中的鹽酸的量也增加。然而，如果鹽酸的量增加，那么氯化鈰溶液的pH可能下降到2以下。pH值像上述一樣低的氯化鈰溶液快速降低堿性溶液(例如pH＝12)的pH，所述堿性溶液隨后混合用于沉淀，并且因此降到沉淀時需要保持的pH范圍以外。在這點上，通過混合氯化鈰溶液與乙酸鈰溶液，并且將前驅體溶液的混合比調整到上述范圍，可能獲得以足夠量合成的磨料粒子，并且減少用于氯化鈰溶液(第二前驅體溶液)的酸性化合物的量。

制備堿性溶液(步驟S200)包含將例如氨的堿性化合物與去離子水混合。舉例來說，將容器置于反應器內部，并且N₂流入反應器中形成惰性氛圍，并且以1∶1到1∶10的重量比向容器中添加去離子水和氨。另外，因此制備的溶液可以混合1小時或更少時間來產生堿性溶液。此時堿性溶液的pH調整到約12。

如圖2中所示，前驅體溶液(A)和堿性溶液(B)一制備好就混合(步驟S300)。前驅體溶液(A)和堿性溶液(B)可以任何合適方式混合，并且舉例來說，前驅體溶液(A)可以逐漸引入到堿性溶液(B)中。隨著前驅體溶液引入到堿性溶液中，開始形成沉淀物。混合溶液(A+B)中存在的多種反應性物質和自由基(包含鈰離子)反應形成磨料粒子(二氧化鈰)的沉淀物。此時，為了將混合溶液(A+B)的pH值維持在預定范圍內，前驅體溶液(A)足夠緩慢地添加到堿性溶液(B)中。也就是說，前驅體溶液(A)的添加可以經1小時到4小時的時間逐漸進行，同時維持溶液(A+B)的pH值在8到10范圍內。基本上，認為溫度和pH控制是控制所合成的二氧化鈰磨料粒子生長的因素。在幾十納米的常規二氧化鈰粒子的情形下，通過升高溫度(例如85℃)使二氧化鈰粒子生長。然而，在室溫下未升高合成溫度來合成根據本發明實施例的超細二氧化鈰粒子。此處，如果混合鈰溶液并且在不控制溫度的情況下長時間放在室溫下，那么二氧化鈰粒子可生長到高達約10納米，這可能導致二氧化鈰粒子的尺寸分布下降到所要范圍以外。因此，為了不升高溫度就獲得均勻尺寸范圍(例如3納米到6納米)內的超細二氧化鈰粒子，需要控制粒子生長，并且為此將pH調整到預定范圍。也就是說，當合成粒子時，將pH值調整為從8到10可抑制或防止粒子分布被不恰當地影響以及粒子生長大于10納米。一旦完成前驅體溶液的添加，將混合溶液 (A+B)混合到均勻稠度。舉例來說，可以在500轉/分鐘到800轉/分鐘的攪拌速度下，并且在惰性氣氛下攪拌混合溶液約5分鐘到1小時。

一旦溶液混合并且形成沉淀，可以通過使用pH調整劑將混合溶液的pH調整到酸性范圍(步驟S400)。如果將混合溶液的pH調整到酸性范圍，那么可以抑制混合溶液中存在的自由浮動或殘余化學物質的副反應。換句話說，通過調整pH，可以抑制或防止在殘余物質或未參與形成磨料粒子的化學物質中發生多種反應，這些反應可能導致形成非所要產品。此時，溶液的pH值可以調整為4或更低。或者，可以不進行抑制副反應的pH調整。

一旦全部反應完成，就過濾混合溶液獲得磨料粒子，并且洗滌所獲得的磨料粒子(步驟S500)。舉例來說，使用孔徑為1千道爾頓到7千道爾頓的膜濾器過濾含有磨料粒子沉淀物的溶液，并且用去離子水洗滌幾次。任選地，使用去離子水再分散磨料粒子。也就是說，可以獲得含有預定量的磨料粒子的去離子水溶液。

另外，如上文所述的制造磨料粒子的工藝(包含形成磨料粒子沉淀物)在室溫或比室溫略低的溫度下進行，并且在磨料粒子形成后不進行額外熱處理。此處，室溫指的是不受具體控制的室內溫度，并且舉例來說，可以在10℃到30℃范圍內，或18℃到25℃范圍內。根據一個實施例，可以不進行額外熱處理(例如加熱和煅燒)就獲得具有極佳結晶度的磨料粒子。

如上文所述的磨料粒子的制造方法可以應用于多種化合物。也就是說，所述方法可用于制造除二氧化鈰以外的多種氧化物的磨料粒子。

下文論述根據示范性實施例的磨料粒子。圖4為作為一個實施例制備的磨料粒子的透射式電子顯微(TEM)圖。

如上文所論述，由兩種或更多種不同前驅體合成磨料粒子，并且合成的磨料粒子為結晶，并且具有2納米到10納米范圍內的平均粒徑。也就是說，磨料粒子可以是與尺寸為幾十納米的常規粒子不同的尺寸為幾納米并且平均直徑小于10納米的超細粒子。另外，磨料粒子的平均粒徑可以在3納米或更大并且小于6納米的范圍內。磨料粒子可以是經氧化的鈰，也就是說二氧化鈰粒子。參看圖4，顯示磨料粒子為單晶并且是圓形形狀，顆粒直徑小于10納米。

隨著磨料粒子變大，機械(即化學機械拋光(CMP)的物理方面)以此 對拋光速率和拋光劃痕具有更大影響。換句話說，隨著磨料粒子的尺寸變大，拋光速率按比例增加，但拋光劃痕也以指數方式增加，這大大影響裝置良率。另一方面，隨著磨料粒子的尺寸變得小于10納米，拋光更依賴于其化學方面而不是機械方面。因此，如果制備漿料時使用尺寸小于10納米的超細顆粒，那么有可能適當地提高拋光速率來實現拋光目標，并且也可能提高蝕刻停止層和打算拋光的層的選擇性。另外，有可能減少拋光劃痕的產生，并且由此提高裝置良率。

一般來說，與制造方法無關，相關技術的二氧化鈰粒子視晶體成長方向而展現不同生長速率。舉例來說，生長速率視例如{100}、{110}以及{111}的平面的方向而不同，并且由于此類差異，粒子呈具有尖銳面的多面體形狀。另一方面，使用兩種不同前驅體制造根據一個實施例的二氧化鈰磨料粒子，有可能將不同方向的生長速率控制到幾乎相同，這意味著可以實現各向同性生長。因此，有可能獲得不僅僅具有單晶結構但也幾乎為圓球形狀的磨料粒子。另外，細顆粒由于其快速成核速率而可以通過沉淀法快速合成。

使用尺寸為幾十納米的常規多面體形狀的二氧化鈰粒子制備的漿料在用于拋光介電層時，由于尖銳面而在所拋光的層上造成許多劃痕、變形或產生凹坑。另一方面，根據一個實施例的磨料粒子不呈現尖銳面并且尺寸細小，因此可平滑地拋光所拋光的層，很少產生劃痕，并且在所拋光的層上不會變形或產生凹坑。另外，甚至在罕見劃痕事件中，其尺寸足夠小以使對所制造裝置的不良影響降到最低。

下文中，論述使用磨料粒子制備的漿料。根據一個實施例的漿料為拋光工件的漿料并且包含由兩種或更多種不同前驅體合成的磨料粒子，和分布有磨料粒子的去離子水。上文足夠詳細的論述了磨料粒子，因此將不重復。使用二氧化鈰(CeO₂)作為磨料粒子的漿料通常用于拋光例如二氧化硅層的介電層。

可按漿料的總重量計0.1重量％到10重量％的含量含有磨料粒子。或者，可按漿料的總重量計0.5重量％到5重量％的含量含有磨料粒子。如果磨料粒子的含量低至小于0.1重量％，那么可能不能實現介電層的充分拋光，并且如果磨料粒子的含量高達超過漿料總重量的10重量％，那么拋光速率可能變得過高使得介電層或拋光停止層可能過度拋光。

添加去離子水來調整二氧化鈰粒子的含量，即拋光所需的固含量。舉例來說，如果在合成后獲得含有10重量％二氧化鈰粒子的溶液，并且拋光所需的二氧化鈰粒子的含量為5重量％，那么可以添加去離子水將溶液從10重量％稀釋到5重量％。

可以向拋光漿料添加調整pH的pH調整劑。舉例來說，通過引入酸性(例如硝酸)或堿性化合物，可以在3到14范圍內調整漿料的pH值。或者，可以在4到8范圍內調整漿料的pH值。如果漿料的pH值低于4，那么可能不利地影響漿料的分散穩定性，而如果漿料的pH值高于8，那么由于強堿性，可大幅度提高拋光停止層(例如多晶硅層)的拋光速率。另外，需要時或為了實現所要特征，可向拋光漿料任選地添加除上文所述的那些化合物以外的多種化學化合物。

下文中，論述根據實施例的磨料粒子和漿料施用于半導體芯片時的拋光特征的結果。

實驗實例和比較例

因為實驗實例的磨料粒子通過上文所述的制造方法制備并且根據所述方法大量制備，所以下文中將僅簡單論述其制備。首先，通過混合33.4克鈰(III-1)鹽與100克去離子水來制備鈰(III-1)水溶液。通過混合8.99克鈰(III-2)鹽與100克去離子水來制備鈰(III-2)水溶液。鈰(III-1)鹽使用乙酸鈰，并且鈰(III-2)鹽使用氯化鈰。通過向鈰(III-2)水溶液中引入36.67克鹽酸來控制鈰(III-2)水溶液的pH。接著，在室溫下將鈰(III-1)水溶液與混合有鹽酸的鈰(III-2)水溶液混合產生鈰混合溶液，這是前驅體溶液。另一方面，通過在惰性氣氛下向容器中的40.550毫升氨水中裝入15克去離子水，隨后在700轉/分鐘下攪拌，制備堿性溶液。在將容器中的堿性溶液的pH值維持為9或高于9時，經30分鐘或更短的時間向其中緩慢引入所制備的鈰混合溶液(前驅體溶液)。在將全部鈰混合溶液引入堿性溶液中之后，在惰性氣氛下在700轉/分鐘下攪拌所得混合物10分鐘。接著，通過將容器內混合物的pH調整到pH 4或更低的酸性，使反應完成。接著使完全反應的混合物經孔徑為3千道爾頓的膜濾器過濾，并且用去離子水洗滌幾次并且分散于其中，產生磨料二氧化鈰粒子。發現產生的二氧化鈰粒子平均粒徑為約5納米。

因為實驗實例的漿料的制備過程與常見漿料的制備過程沒有什么不同，所以對其簡單論述。首先，在適于漿料制備的容器中放入所要量的去離子水(DI水)和上文作為磨料粒子(磨料)合成的某一測量量的二氧化鈰粒子并且混合到均勻稠度。另外，通過在容器中添加硝酸作為pH調整劑來調整pH。這些化合物的添加和混合可以用任何順序進行。在實驗實例中，添加二氧化鈰粒子使得二氧化鈰粒子按漿料的總重量的1重量％含于其中，并且其pH保持在6。除了上文所述的那些化合物以外，其中可能存在一些偶然的雜質。

作為比較例中的磨料粒子，使用通過常規濕式方法制備的尺寸為幾十納米的二氧化鈰粒子。換句話說，使用鈰前驅體并且通過在約85℃下熱處理獲得比較例的磨料粒子。此處，通過控制前驅體溶液的添加量和熱處理的持續時間來控制粒徑。使用平均粒徑為20納米(比較例1)、40納米(比較例2)、70納米(比較例3)的二氧化鈰粒子中的每一個制備漿料。通過與實驗實例中相同的方法制備漿料，并且制備成按每一個漿料的總重量計，每一個漿料含有1重量％二氧化鈰粒子，并且將其pH值調整到6。

另外，使用實驗實例和比較例中的漿料來拋光介電層，并且觀測劃痕的形成。首先，制備進行拋光的芯片。也就是說，制備許多芯片，其為表面上沉積有厚度分別為3000埃和5000埃的多晶硅層(多晶Si)和二氧化硅層(SiO₂)的硅芯片。使用來自冠標科技有限公司(G&P Tech.Inc.)的poli-300作為拋光設備，并且使用來自羅門哈斯公司(Rohm&Haas)的CMP墊作為拋光墊。另外，每一個二氧化硅芯片在如下拋光參數下拋光60秒。排出壓力為193克/立方厘米，軸臺和載物臺的速度分別是93轉/分鐘和87轉/分鐘，并且泵速度(漿料的流動速率)為100毫升/分鐘。

表1顯示使用實驗實例和比較例中的漿料拋光介電層的結果。如表中所示，當拋光參數和二氧化硅層的拋光量保持恒定時，發現比較例中的漿料產生大量的大劃痕。另外，盡管發現減小比較例的磨料粒子的尺寸會減少劃痕的尺寸和數目，但劃痕減少程度不夠并且仍產生很多大劃痕。另一方面，發現使用實驗實例中的漿料會顯著減少劃痕數目，并且所產生的劃痕的尺寸與比較例中的漿料產生的劃痕尺寸相比顯著較小。因此，當用于制造精細設計規則的半導體裝置時，實驗實例中的漿料不僅可提高裝置的效能特征和可靠性，而且還可以提高裝置制造工藝的生產率。

表1

根據一個實施例，超細磨料粒子容易通過單個制造過程在不升高或降低溫度的情況下制造。另外，在制造之后即使不使用熱處理也可以制造具有極佳結晶度的磨料粒子。另外，可以使用這些磨料粒子制備用于CMP的漿料。

根據一個實施例，通過濕式沉淀法制造的含有超細磨料粒子的漿料可抑制出現拋光劃痕，并且抑制或防止在工件或蝕刻停止層的表面上的擦傷或凹坑問題。

換句話說，根據示范性實施例，使用彼此不同的前驅體合成的圓形形狀的細磨料粒子可顯著減少由常規磨料粒子的多面體的尖銳面造成的劃痕數目。另外，根據示范性實施例的磨料粒子是尺寸為幾納米的超細粒子以及結晶粒子，并且因此可抑制工件上凹坑的破壞或形成，同時維持拋光速率。

另外，根據示范性實施例的漿料可在幾乎不產生任何種類的劃痕或破壞的情況下精確拋光介電層(例如SiO₂層)。利用這些漿料制造具有精細設計規則的多種裝置可提高所述半導體裝置的效能特征和可靠性，并且還可以提高裝置制造工藝的整體生產率。

雖然已參考具體實施例描述本發明的發明概念，但其不限于此。因此，所屬領域的技術人員將容易理解，在不脫離通過所附權利要求書界定的本發明的精神和范圍的情況下，可以對本發明做出各種修改和改變。