【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化学机械抛光，具体涉及一种硅片抛光组合物及其应用。
技术介绍
1、硅片化学机械抛光(cmp)一般采用的是碱性二氧化硅抛光液，利用碱与硅的化学腐蚀反应生成可溶性硅酸盐，再通过细小柔软，比表面积大、带有负电荷的sio2胶粒的吸附作用及其与抛光垫和硅片间的机械摩擦作用，及时抛光去除反应产物，从而达到去除晶片表面损伤层与沾污杂质的目的。为了节约成本，硅片的第一步粗抛光过程中，粗抛光液通常需要循环使用，因此，粗抛光液的循环使用寿命是评价粗抛光液好坏的一个重要指标。
2、硅片cmp过程中，伴随着碱性物质的消耗，去除速率会逐渐降低，这极大影响了抛光液的使用寿命。中国专利cn115851136a提出采用两种ph调节剂提高抛光液的使用寿命，一种为季铵碱，另一种为伯胺碱、仲胺碱、叔胺碱中的一种或几种；在抛光过程中，通过有机弱碱不断电离以维持抛光液中oh-浓度，从而保证抛光速率，使抛光液能够循环使用。中国专利cn102031064a通过加入一种由弱碱与强碱组合的ph缓冲体系来增强抛光液储存氢氧根的能力，从而提高抛光液的循环使用寿命。然而，仅通过加入大量有机碱，提高抛光液的循环使用寿命有限，且大量加入有机碱容易导致硅片表面严重刻蚀；此外，在抛光液存放静止过程中，氧化硅颗粒表面的si-oh会不断消耗抛光液中的氢氧根，这会导致在抛光液使用过程中，由于碱性不足而导致循环使用寿命降低。
3、因此，仍然需要一种能够在保持良好硅晶圆表面质量的前提下，进一步提高抛光液使用寿命的抛光组合物。
技术实现思
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种硅片抛光组合物，通过在硅片抛光组合物中加入两种具有不同酸度系数的速率稳定剂，能够在保持良好硅晶圆表面质量的前提下有效维持抛光速率的稳定，提高抛光液的使用寿命。
2、本专利技术的另一目的在于提供这种硅片抛光组合物的应用。
3、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：
4、一种硅片抛光组合物，所述硅片抛光组合物包括二氧化硅水溶胶、速率促进剂、速率稳定剂1、速率稳定剂2、ph调节剂和水；
5、所述速率稳定剂1或其共轭酸的酸度系数pka至少有一个在9.5-10.5之间；
6、所述速率稳定剂2或其共轭酸的酸度系数pka至少有一个在11.5-12.5之间。
7、在一个具体的实施方案中，以所述抛光组合物的总质量计，包括以下重量百分含量的组分：
8、
9、
10、和水。
11、在一个优选的实施方案中，以所述抛光组合物的总质量计，包括以下重量百分含量的组分：
12、
13、余量为去离子水。
14、在一个具体的实施方案中，所述二氧化硅水溶胶的粒径为10-120nm，优选为30-90nm，固含量为10-50wt％，优选为20-40wt％。
15、在一个具体的实施方案中，所述速率促进剂选自有机碱或碱金属盐；优选地，选自甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、羟乙基乙二胺、单乙醇胺、n-(β-胺基乙基)乙醇胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚己基四胺、1-(2-胺基乙基)哌嗪、n-甲基哌嗪、哌嗪、咪唑、甲基咪唑、1，2，4三氮唑、4-氨基-1,2,4-三氮唑、碳酸胍、盐酸胍、硝酸胍、硝酸钾、碳酸钾、硫酸钾、硫酸钠、碳酸钠、四甲基氢氧化铵、四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基氟化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基氟化铵中的至少任一种；更优选为四甲基氢氧化铵。
16、在一个具体的实施方案中，所述速率稳定剂1选自含氮有机化合物；优选地，所述含氮有机化合物选自氨基丙二酸、n-叔丁基甘氨酸盐酸盐、n-(羧丙基)次氮基二乙酸、亚氨基二丙酸、甲基亚氨二乙酸、二甲基氨基乙酸、亚氨基二乙酸、肌氨酸、天冬氨酸、胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸、缬氨酸、丙氨酸、脯氨酸、亮氨酸、戊氨酸、肌氨酸、二甲胺、乙二胺、甲基乙二胺、乙二胺四乙酸、乙醇胺、三氨乙基胺、哌嗪、n甲基哌嗪、n-乙胺乙酸、1-甲基吡咯烷、甲基哌啶、n-甲基乙二胺、腺嘌呤及其盐中的至少任一种，优选为氨基丙二酸、甲基亚氨二乙酸、甘氨酸、哌嗪及其盐中的至少任一种。
17、在一个具体的实施方案中，所述速率稳定剂2选自刀豆氨酸、a，β-二巯基丁二酸、三氟乙醇、尿嘧啶、胞嘧啶、1，2二甲基-1-吡咯啉、2-羟甲基嘧啶、苯甲脒、四甲氧基丁醛、4-(二甲氨基)苯甲酸及其盐类中的至少任一种，优选为刀豆氨酸、尿嘧啶、1，2二甲基-1-吡咯啉中的至少任一种。
18、在一个具体的实施方案中，所述ph调节剂选自氯化氢、硝酸、硫酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、四甲基氢氧化铵、咪唑、甲基咪唑、1,2,4-三氮唑、四甲基胍、甲酸、乙酸、丙酸、衣康酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、马来酸、乙醇酸、丙二酸、草酸、丁二酸、苹果酸、葡萄糖酸、丙氨酸、甘氨酸、乳酸、三氟乙酸、乙二胺四乙酸、氮川三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、三乙烯二胺、丙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺、羟乙基乙二胺三乙酸、焦磷酸、2-氨基乙基膦酸、1-羟基乙叉1,1-二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、甲烷羟基膦酸、1-膦酰基丁烷-2,3,4-三羧酸或其盐类中的至少任一种，优选为草酸、氯化氢、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵中的任一种；更优选为氢氧化钾或草酸。
19、在一个具体的实施方案中，所述硅片抛光组合物配制完成后的ph值控制在11.5-12.5之间。
20、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
21、本专利技术通过在硅片抛光组合物中协同添加两种特定范围酸度系数pka的速率稳定剂或其共轭酸，能够有效提高硅片抛光组合物的循环使用寿命，可以实现12车循环抛光速率降低小于20％，实现cmp后硅片表面无刻蚀残留，更有利于后期清洗，与现有技术相比，具有显著优势。
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1.一种硅片抛光组合物，其特征在于，包括二氧化硅水溶胶、速率促进剂、速率稳定剂1、速率稳定剂2、pH调节剂和水；
2.根据权利要求1所述的硅片抛光组合物，其特征在于，以所述抛光组合物的总质量计，包括以下重量百分含量的组分：
3.根据权利要求2所述的硅片抛光组合物，其特征在于，以所述抛光组合物的总质量计，包括以下重量百分含量的组分：
4.根据权利要求1～3任一项所述的硅片抛光组合物，其特征在于，所述二氧化硅水溶胶的粒径为10-120nm，优选为30-90nm，固含量为10-50wt％，优选为20-40wt％。
5.根据权利要求1～3任一项所述的硅片抛光组合物，其特征在于，所述速率促进剂选自有机碱或碱金属盐；优选地，选自甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、羟乙基乙二胺、单乙醇胺、N-(β-胺基乙基)乙醇胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚己基四胺、1-(2-胺基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪、哌嗪、咪唑、甲基咪唑、1，2，4三氮唑、4-氨基-1,2,4-三氮唑、碳酸胍、盐酸胍、硝酸胍、硝酸钾、碳酸钾
6.根据权利要求1～3任一项所述的硅片抛光组合物，其特征在于，所述速率稳定剂1选自含氮有机化合物；优选地，所述含氮有机化合物选自氨基丙二酸、N-叔丁基甘氨酸盐酸盐、N-(羧丙基)次氮基二乙酸、亚氨基二丙酸、甲基亚氨二乙酸、二甲基氨基乙酸、亚氨基二乙酸、肌氨酸、天冬氨酸、胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸、缬氨酸、丙氨酸、脯氨酸、亮氨酸、戊氨酸、肌氨酸、二甲胺、乙二胺、甲基乙二胺、乙二胺四乙酸、乙醇胺、三氨乙基胺、哌嗪、N甲基哌嗪、N-乙胺乙酸、1-甲基吡咯烷、甲基哌啶、N-甲基乙二胺、腺嘌呤及其盐中的至少任一种，优选为氨基丙二酸、甲基亚氨二乙酸、甘氨酸、哌嗪及其盐中的至少任一种。
7.根据权利要求1～3任一项所述的硅片抛光组合物，其特征在于，所述速率稳定剂2选自刀豆氨酸、a，β-二巯基丁二酸、三氟乙醇、尿嘧啶、胞嘧啶、1，2二甲基-1-吡咯啉、2-羟甲基嘧啶、苯甲脒、四甲氧基丁醛、4-(二甲氨基)苯甲酸及其盐中的至少任一种，优选为刀豆氨酸、尿嘧啶、1，2二甲基-1-吡咯啉中的至少任一种。
8.根据权利要求1～3任一项所述的硅片抛光组合物，其特征在于，所述pH调节剂选自氯化氢、硝酸、硫酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、四甲基氢氧化铵、咪唑、甲基咪唑、1,2,4-三氮唑、四甲基胍、甲酸、乙酸、丙酸、衣康酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、马来酸、乙醇酸、丙二酸、草酸、丁二酸、苹果酸、葡萄糖酸、丙氨酸、甘氨酸、乳酸、三氟乙酸、乙二胺四乙酸、氮川三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、三乙烯二胺、丙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺、羟乙基乙二胺三乙酸、焦磷酸、2-氨基乙基膦酸、1-羟基乙叉1,1-二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、甲烷羟基膦酸、1-膦酰基丁烷-2,3,4-三羧酸或其盐类中的至少任一种，优选为草酸、氯化氢、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵中的任一种；更优选为氢氧化钾或草酸。
9.根据权利要求8所述的硅片抛光组合物，其特征在于，所述硅片抛光组合物配制完成后的pH值控制在11.5-12.5之间。
10.权利要求1～9任一项所述的硅片抛光组合物在硅片化学机械抛光中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种硅片抛光组合物，其特征在于，包括二氧化硅水溶胶、速率促进剂、速率稳定剂1、速率稳定剂2、ph调节剂和水；
2.根据权利要求1所述的硅片抛光组合物，其特征在于，以所述抛光组合物的总质量计，包括以下重量百分含量的组分：
3.根据权利要求2所述的硅片抛光组合物，其特征在于，以所述抛光组合物的总质量计，包括以下重量百分含量的组分：
4.根据权利要求1～3任一项所述的硅片抛光组合物，其特征在于，所述二氧化硅水溶胶的粒径为10-120nm，优选为30-90nm，固含量为10-50wt％，优选为20-40wt％。
5.根据权利要求1～3任一项所述的硅片抛光组合物，其特征在于，所述速率促进剂选自有机碱或碱金属盐；优选地，选自甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、羟乙基乙二胺、单乙醇胺、n-(β-胺基乙基)乙醇胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚己基四胺、1-(2-胺基乙基)哌嗪、n-甲基哌嗪、哌嗪、咪唑、甲基咪唑、1，2，4三氮唑、4-氨基-1,2,4-三氮唑、碳酸胍、盐酸胍、硝酸胍、硝酸钾、碳酸钾、硫酸钾、硫酸钠、碳酸钠、四甲基氢氧化铵、四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基氟化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基氟化铵中的至少任一种；更优选为四甲基氢氧化铵。
6.根据权利要求1～3任一项所述的硅片抛光组合物，其特征在于，所述速率稳定剂1选自含氮有机化合物；优选地，所述含氮有机化合物选自氨基丙二酸、n-叔丁基甘氨酸盐酸盐、n-(羧丙基)次氮基二乙酸、亚氨基二丙酸、甲基亚氨二乙酸、二甲基氨基乙酸、亚氨基二乙酸、肌氨酸、天冬氨酸、胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸、缬氨酸、丙氨酸、脯氨酸、亮氨酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：王庆伟，卞鹏程，徐贺，王瑞芹，王永东，李国庆，
申请(专利权)人：万华化学集团电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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