一种耐低温型硅抛光组合物及其应用的制作方法

1.本发明涉及化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种耐低温型硅抛光组合物及其应用。


背景技术：

2.集成电路的发展极大地促进了人类社会向信息化、智能化方向迈进的速度，在此过程中半导体硅材料发挥了不可替代的作用。高纯的单晶硅材料在ic制造过程中是主要的衬底材料，而多晶硅是制造栅极的主要材料，在硅材料的加工过程中，化学机械抛光(cmp)是关键技术之一。
3.硅材料化学机械抛光过程中抛光液和抛光垫是关键耗材，其中抛光液既发挥化学作用，也发挥机械作用，对抛光表面质量具有重要影响。由于氧化硅和硅硬度接近，而且纳米氧化硅粒度细，抛光后晶圆表面缺陷少，能够满足大规模集成电路的制造要求，因此目前市场上硅材料的抛光液主要以纳米硅溶胶为磨料，另外还添加有速率促进剂、ph调节剂、络合剂等成分。
4.由纳米氧化硅磨料和化学助剂组成的抛光液，属于典型的介稳态液溶胶体系，其稳定性易受外界条件的影响，如高温、低温等，且纳米级氧化硅磨料的团聚具有不可逆性，因此一旦抛光液中的纳米硅溶胶磨料失去稳定性，就会造成经济损失和物料浪费。目前，下游fab厂需要源源不断的抛光液供应，在冬季运输和仓库储存过程中，抛光液容易遭受一定程度的低温环境，在低温条件下(如0℃以下)，抛光液中纳米硅溶胶很容易发生团聚，形成大颗粒，严重时会发生冻结凝胶现象，因此这一问题亟需解决。
5.在耐低温抛光液领域，部分公开专利提出了一些解决方法。如国内公开专利cn101096577a提出一种防冻型抛光液及其制备方法，其中防冻剂是甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇，还添加有聚氧乙烯型非离子表面活性剂，以降低抛光液的冰点，防止冻结凝胶。如专利cn108531087a提出的防冻型抛光组合物中含有50～60％的乙二醇作为防冻剂，还添加有非离子表面表面活性剂吐温；再如公开专利cn105400435a提出的防冻纳米陶瓷抛光液中将乙二醇、丙二醇、丙三醇作为防冻剂，还添加了胺类和醚类非离子表面活性剂以及一些硅烷偶联剂。但随着ic制造的快速发展，对抛光组合物的性能指标，如平均粒径、大颗粒数等指标的要求不断提高，目前上述已有专利提到的组合物基本是将乙二醇、丙二醇作为防冻剂，主要目的是降低抛光液的冰点，防止其冻结凝胶，但在低温状态下，硅溶胶磨料很容易发生微团聚，即使没有冻结凝胶，但已经产生了大量的大颗粒(》0.56μm)，平均粒径也已经明显增加，使得抛光组合物的性能(如划伤、抛光速率的一致性)下降，现有技术还难以解决这一问题。
6.根据上述分析，为解决抛光组合物运输和存储过程中因低温出现的冻结凝胶和微团聚所导致的平均粒径和大颗粒数上升问题，仍有必要从化学配方的角度改善抛光液组分，以在低温条件下防止组合物的冻胶，并在此基础上进一步抑制组合物平均粒径和大颗粒数的上升，以克服上述现有技术的不足。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明提供了一种耐低温型硅抛光组合物，通过向抛光组合物中添加防冻剂和氨基酸型表面活性剂，可有效防止低温条件下抛光组合物的冻结凝胶和平均粒径、大颗粒数上升问题。
8.本发明的另一目的在于提供这种耐低温型硅抛光组合物在硅化学机械抛光中的应用，其中硅材料不限于单晶硅、多晶硅。
9.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
10.一种耐低温型硅抛光组合物，以纳米二氧化硅胶体为磨料，其中，包括防冻剂和氨基酸型表面活性剂。
11.在一个优选的实施方案中，所述耐低温型硅抛光组合物还包括纳米二氧化硅胶体、速率促进剂、ph调节剂、络合剂，余量为去离子水。
12.在一个优选的实施方案中，所述耐低温型硅抛光组合物各组分含量为：纳米二氧化硅胶体5～40wt％、防冻剂0.5～8wt％、氨基酸型表面活性剂0.005～6wt％、速率促进剂0.1～8wt％、ph调节剂0.01～1wt％、络合剂0.001～0.1wt％，余量为去离子水；其中，优选所述的氨基酸型表面活性剂占耐低温型抛光组合物中纳米二氧化硅胶体的重量分数为0.1～15％，抛光组合物中纳米二氧化硅胶体表面带有负电荷，调节其zeta电位的绝对值在10～45mv之间。
13.在一个更优选的实施方案中，所述耐低温型硅抛光组合物各组分含量为：纳米二氧化硅胶体10～25wt％、防冻剂1～5wt％、氨基酸型表面活性剂0.2～2.5wt％、速率促进剂0.5～6wt％、ph调节剂0.05～0.5wt％、络合剂0.01～0.05wt％，余量为去离子水；其中，进一步优选所述的氨基酸型表面活性剂占耐低温型抛光组合物中纳米二氧化硅胶体的重量分数为2～10％，抛光组合物中纳米二氧化硅胶体表面带有负电荷，调节其zeta电位的绝对值在15～35mv之间。
14.在一个具体的实施方案中，所述纳米二氧化硅胶体的平均粒径为10-100nm，质量浓度为30～50wt％。
15.在一个具体的实施方案中，所述防冻剂选自醇类、醇醚、烯醇或酰胺中的至少任一种，优选选自乙二醇、丙二醇、二甘醇、异丙醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙烯乙二醇、丙烯乙二醇、聚丙烯乙二醇、二甲基亚砜、甲酰胺、二甲基甲酰胺、硫脲、尿素中的至少任一种，优选为二甘醇、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二甲基甲酰胺、尿素中的至少任一种。
16.在一个具体的实施方案中，所述氨基酸型表面活性剂选自椰油酰谷氨酸钠、椰油酰谷氨酸二钠、椰油酰基谷氨酸三乙醇胺、椰油酰肌氨酸钠、椰油酰基丙氨酸三乙醇胺、椰油酰氨基丙酸钠、椰油酰甲基牛磺酸钠、氨基磺酸型甜菜碱、椰油酰甘氨酸钾、椰油酰甘氨酸钠、椰油酰羟乙基磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠、月桂酰谷氨酸二钠、月桂酰天冬氨酸钠、月桂酰基天冬氨酸二钠、月桂酰肌氨酸钠、月桂酰赖氨酸、月桂酰基甘氨酸钠、月桂酰基甘氨酸钾、肉豆蔻酰基谷氨酸钠、肉豆蔻酰肌氨酸钠、肉豆蔻酰甘氨酸钾、肉豆蔻酰羟乙磺酸钠、n-豆蔻酰-β-氨基丙酸、甲基月桂酰基牛磺酸钠、甲酰基月桂酰赖氨酸三乙醇胺、十二烷基氨基丙酸钠、十二烷基二亚甲基氨基二甲酸钠、十二烷基氨乙基甘氨酸、十八酰基甲酰基赖氨酸三乙醇胺中的至少任一种，优选为椰油酰谷氨酸钠、椰油酰甘氨酸钾、月桂酰谷氨酸钠、
月桂酰基甘氨酸钠、肉豆蔻酰基谷氨酸钠、甲基月桂酰基牛磺酸钠、十二烷基氨基丙酸钠中的至少任一种。
17.在一个具体的实施方案中，所述速率促进剂选自氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、(2-羟乙基)三甲基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵、甲基三乙基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵、苄基三乙基氢氧化铵、碳酸胍、盐酸胍、二甲双胍、四甲基胍、咪唑、甲基咪唑、乙二胺、羟乙基乙二胺、四羟丙基乙二胺、哌嗪、n-氨乙基哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、高哌嗪、吡嗪、哒嗪、单乙醇胺中的至少任一种，优选为氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、碳酸胍、咪唑中的至少任一种。
18.在一个具体的实施方案中，所述ph调节剂选自硝酸、磷酸、乙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、马来酸中的至少任一种，优选为丙二酸、酒石酸；优选地，调节所述耐低温型硅抛光组合物的ph值为9～12.5。
19.在一个具体的实施方案中，所述络合剂选自乙二胺四乙酸、乙二胺四亚甲基膦酸、氨基三亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、乙二醇-双-(2-氨基乙基)四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、二乙烯三胺五乙酸五钾、焦磷酸钾中的至少任一种，优选为乙二胺四乙酸。
20.另一方面，前述的耐低温型硅抛光组合物在硅化学机械抛光中的应用。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本发明以纳米二氧化硅胶体作为基础磨料，具有抛光速率快，抛光表面清洁，不易在抛光材料表面产生划伤的优点。另外本发明在抛光组合物中添加了防冻剂，降低了抛光组合物的冰点，防止其低温冻结凝胶；在此基础上，还添加有氨基酸型表面活性剂，在低温环境中，氨基酸型表面活性剂可有效抑制抛光组合物中磨料的微团聚，减少抛光组合物中大颗粒的产生和平均粒径的上升，避免抛光组合物的浪费和经济损失，节省运输和储存过程中的成本，与现有技术相比，具有明显优势。
具体实施方式
23.为了更好理解本发明的技术方案，下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明的权利要求范围内其他任何公知的改变。
24.一种耐低温型硅抛光组合物，所述硅抛光组合物以纳米二氧化硅胶体为主要抛光组分，并添加有防冻剂和氨基酸型表面活性剂作为助剂，即在现有的以纳米二氧化硅胶体为磨料的硅化学机械抛光液基础上，添加防冻剂和氨基酸型表面活性剂作为耐低温助剂得到本发明的耐低温型硅抛光组合物。
25.所用的防冻剂包括醇类、醇醚、烯醇及酰胺等物质，其熔点较低且不含有腐蚀性强的cl-，当抛光组合物中加入这些防冻剂后，其冰点下降，在低温条件下，如-10℃～0℃时，抛光组合物仍保持良好的流动性而不结晶冻胶，从而有效避免抛光组合物的不可逆性变质。
26.所用的氨基酸型表面活性剂，属于两性表面活性剂，其在酸性条件下表现为阳离子型表面活性剂，在碱性条件下表现为阴离子型表面活性剂。氨基酸型表面活性剂包括羧酸型和磺酸型两类，其中羧酸型种类较多，其分子结构中一般含有来自氨基酸(如甘氨酸、
谷氨酸、丙氨酸等)的氨基和羧基等亲水基团，也含有椰油酰基、月桂酰基、肉豆蔻酰基及其他长链烷基等疏水基团。当向碱性的抛光组合物中加入氨基酸型表面活性剂时，其作为阴离子型表面活性剂，依靠亲疏水作用和氨基、羧基与硅溶胶表面si-oh之间的氢键作用，非常容易在纳米二氧化硅颗粒表面吸附，使纳米二氧化硅颗粒表面的负电性增强，表现为zeta电位的绝对值升高，颗粒之间的静电斥力增大，因此在低温环境中纳米二氧化硅颗粒之间微团聚的趋势减弱，更不容易形成大颗粒，因此可以防止组合物的平均粒径和大颗粒数的上升。
27.研究过程中发现，当向抛光组合物中加入氨基酸型表面活性剂后，组合物中纳米二氧化硅胶体的zeta电位与氨基酸型表面活性剂的添加量有关。在一定范围内，总体上随着氨基酸型表面活性剂的不断增多，组合物的zeta电位绝对值逐渐升高(组合物纳米硅溶胶表面带负电荷)，在低温条件下，发生微团聚的趋势随之减弱，但过量的氨基酸型表面活性剂的亲疏水分子链以及所形成的胶束容易在纳米硅溶胶颗粒之间桥接缠连，使得硅溶胶磨料发生微团聚。另外，从控制硅材料抛光速率的角度出发，组合物中硅溶胶磨料和硅材料表面的静电斥力不能太强，否则去除速率会受到明显抑制，因此氨基酸型表面活性剂和纳米二氧化硅胶体之间的比例需要适当调控。本发明中，优选所述的氨基酸型表面活性剂占耐低温型抛光组合物中纳米二氧化硅胶体的重量分数为0.1～15％，例如包括但不限于0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％，调节抛光组合物的zeta电位为-10～-45mv；进一步地，优选氨基酸型表面活性剂占耐低温型抛光组合物中纳米硅溶胶磨料的重量分数为2～10％，调节抛光组合物的zeta电位为-15～-35mv。
28.所述的防冻剂和氨基酸型表面活性剂通过上述机制改善了抛光组合物的耐低温性能，抑制了抛光组合物在低温环境下的冻结凝胶和微团聚导致的平均粒径和大颗粒上升问题，保持了抛光组合物经低温环境后的使用性能，从而降低了抛光组合物在冬季运输和存储过程中的损耗。
29.其中，所述纳米二氧化硅胶体的平均粒径为10-100nm，例如包括但不限于10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm、100nm，优选40nm-60nm；所述纳米二氧化硅胶体的质量浓度为30～50wt％，例如30％、35％、40％、45％、50％，优选40％。
30.作为所述的防冻剂，例如选自乙二醇、丙二醇、二甘醇、异丙醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙烯乙二醇、丙烯乙二醇、聚丙烯乙二醇、二甲基亚砜、甲酰胺、二甲基甲酰胺、硫脲、尿素中任一种、任两种组合或以上，优选为二甘醇、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二甲基甲酰胺、尿素中的任一种。
31.作为所述的氨基酸型表面活性剂，例如选自椰油酰谷氨酸钠、椰油酰谷氨酸二钠、椰油酰基谷氨酸三乙醇胺、椰油酰肌氨酸钠、椰油酰基丙氨酸三乙醇胺、椰油酰氨基丙酸钠、椰油酰甲基牛磺酸钠、氨基磺酸型甜菜碱、椰油酰甘氨酸钾、椰油酰甘氨酸钠、椰油酰羟乙基磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠、月桂酰谷氨酸二钠、月桂酰天冬氨酸钠、月桂酰基天冬氨酸二钠、月桂酰肌氨酸钠、月桂酰赖氨酸、月桂酰基甘氨酸钠、月桂酰基甘氨酸钾、肉豆蔻酰基谷氨酸钠、肉豆蔻酰肌氨酸钠、肉豆蔻酰甘氨酸钾、肉豆蔻酰羟乙磺酸钠、n-豆蔻酰-β-氨基丙酸、甲基月桂酰基牛磺酸钠、甲酰基月桂酰赖氨酸三乙醇胺、十二烷基氨基丙酸钠、十二烷基二亚甲基氨基二甲酸钠、十二烷基氨乙基甘氨酸、十八酰基甲酰基赖氨酸三乙醇胺中
任一种、任两种组合或以上，优选为椰油酰谷氨酸钠、椰油酰甘氨酸钾、月桂酰谷氨酸钠、月桂酰基甘氨酸钠、肉豆蔻酰基谷氨酸钠、甲基月桂酰基牛磺酸钠、十二烷基氨基丙酸钠中的任一种。
32.除了以上述纳米二氧化硅胶体为磨料，并加入防冻剂和氨基酸型表面活性剂这两种主要成分外，本发明不限定耐低温型抛光组合物中任何其它添加剂，可适用于常规的各种硅化学机械抛光液体系，还可以根据改善硅抛光表面质量和提高去除速率的需求，技术人员可任意选择速率促进剂、ph调节剂、络合剂的一种或多种添加到抛光组合物中。
33.其中，主要的速率促进剂均为碱性化合物，包括无机碱和有机碱，其在分散体系中电离或水解，使得耐低温型抛光组合物在使用过程中oh-的浓度保持在一定水平，以利于硅表面软质层的形成。作为所述的速率促进剂，例如选自氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、(2-羟乙基)三甲基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵、甲基三乙基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵、苄基三乙基氢氧化铵、碳酸胍、盐酸胍、二甲双胍、四甲基胍、咪唑、甲基咪唑、乙二胺、羟乙基乙二胺、四羟丙基乙二胺、哌嗪、n-氨乙基哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、高哌嗪、吡嗪、哒嗪、单乙醇胺中的至少任一种，例如上述速率促进剂中的任一种、任两种组合或以上，优选为氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、碳酸胍、咪唑。
34.作为所述的ph调节剂，例如选自硝酸、磷酸、乙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、马来酸中的至少任一种，例如上述ph调节剂中的任一种、任两种组合或以上，优选为丙二酸、酒石酸。所述ph调节剂用于调节浓缩液的ph值，防止浓缩液碱性太强而引起纳米硅溶胶颗粒溶解。
35.作为所述的络合剂，例如选自乙二胺四乙酸、乙二胺四亚甲基膦酸、氨基三亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、乙二醇-双-(2-氨基乙基)四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、二乙烯三胺五乙酸五钾、焦磷酸钾中的至少任一种，例如上述络合剂中的任一种、任两种组合或以上，优选为乙二胺四乙酸。所述络合剂用于络合组合物中存在的金属离子，如fe
2+
、al
3+
等，减弱这些金属离子对纳米硅溶胶的吸附，提高其稳定性。另外，所述络合剂也具有对含有sio
32-等反应产物的络合作用，从而减少循环过程中反应产物的积累，抑制抛光组合物和抛光垫的变色。
36.在一个具体的实施方案中，所述耐低温型硅抛光组合物由以下配比的各组分制成：
[0037][0038]
所述氨基酸型表面活性剂占耐低温型抛光组合物中纳米二氧化硅胶体的重量分数为0.1～15％，例如包括但不限于0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％，调节抛光组合物的zeta电位为-10～-45mv；进一步地，优选两者之间的重量分数为2～10％，调节抛光组合物的zeta电位为-15～-35mv。
[0039]
其中所述耐低温型硅抛光组合物的ph值为9～12.5，例如包括但不限于9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5，优选为10.5～12。
[0040]
本发明的耐低温型硅抛光组合物的制备方法，例如按照本领域公知的各组分混合即可，具体地，例如一种耐低温型硅抛光组合物的制备方法，包括防冻剂、氨基酸型表面活性剂与纳米二氧化硅胶体及其他助剂混合的步骤。
[0041]
在一个优选的实施方案中，本发明所述的速率促进剂、ph调节剂、络合剂、防冻剂、氨基酸型表面活性剂，按此顺序分别添加到去离子水中并充分混合分散，形成组合物的化学助剂。
[0042]
然后，将上述化学助剂再加入到纳米二氧化硅胶体中，充分搅拌分散后形成本发明所述的耐低温型硅抛光组合物，这一过程中的分散手段包括但不限于机械搅拌、超声波分散、磁力搅拌中的任意一种或多种。
[0043]
下面通过更具体的实施例进一步解释说明本发明，但不构成任何的限制。
[0044]
以下实施例，评测方法如下：
[0045]
1)耐低温型组合物低温结晶凝胶测试：设置温度分别为0℃、-5℃、-10℃，时间为24h，观察在此条件下组合物是否出现冻结凝胶情况，并记录。
[0046]
2)耐低温型组合物平均粒径测试：采用malvern zetasizer型激光粒度仪测试抛光组合物配制后和在-5℃放置24h后的平均粒径。
[0047]
3)耐低温型组合物大颗粒数测试:采用accusizer a9000fx-nano型大颗粒计数仪测试抛光组合物配制后和在-5℃放置24h后的大颗粒数(》0.56μm)。
[0048]
若无特殊说明，本发明实施例及对比例所使用的原料及试剂，均可通过市售商业途径购买获得。
[0049]
实施例1
[0050]
将2g咪唑、0.2g丙二酸、0.02g乙二胺四乙酸、10g丙二醇丁醚、0.1g甲基月桂酰基
牛磺酸钠分别添加到300g去离子水中，搅拌均匀，然后将该溶液边搅拌边加入到250g 40wt％纳米二氧化硅胶体(平均粒径10nm)中，继续加去离子水至分散液总质量为2kg，磁力搅拌30min，封装，分散液ph值为9，zeta电位为-10mv。
[0051]
实施例2～10及对比例1～3均按上述方法配制，实施例和对比例的成分、具体含量及ph和zeta电位见下表1。
[0052]
表1实施例和对比例成分、含量及ph和zeta电位
[0053]
[0054][0055]
将实施例和对比例组合物先进行平均粒径和大颗粒数测试，然后每个实施例和对比例分别取三份0.5kg样品置于0℃、-5℃和-10℃的恒温冰箱中，持续时间为24h，再观察其冻结凝胶情况，并且对所有经-5℃*24h放置样品的进行平均粒径和大颗粒数测试，实施例和对比例的评测结果分别见下表2、表3。
[0056]
表2组合物低温下冻结凝胶情况
[0057][0058]
表3组合物低温下平均粒径和大颗粒数变化情况
[0059]
[0060][0061]
比较上表2中对比例1与实施例6，可以发现实施例组合物在0℃、-5℃、-10℃放置24h的条件下，未出现冻结凝胶现象，而对比例组合物则在0℃*24h的条件下已开始出现部分冻结凝胶现象，在-5℃*24h的条件下完全冻胶，通过比较表明添加了防冻剂、氨基酸型表面活性剂的组合物，抗冻结凝胶性能等到明显提高。比较上表2中对比例2与实施例6，可发现仅添加氨基酸型表面活性剂的对比例组合物在-5℃*24h的条件下开始出现部分冻结凝胶，这表明仅添加氨基酸型表面活性剂，组合物的耐低温性能还不足。比较上表2中对比例3与实施例6，能够发现仅添加了防冻剂的对比例组合物在-10℃*24h的条件下开始出现部分冻结凝胶，而实施例则没有，因此可以说相比实施例，其防冻胶性能还稍有差距。通过上述对比例与实施例的比较，可以说明，组合物中防冻剂对于提高其防冻结凝胶性能发挥了主要作用，而氨基酸型表面活性剂则能够加强这一作用，其中防冻剂降低了组合物的冰点，而氨基酸型表面活性剂则提高了组合物中纳米硅溶胶zeta电位的绝对值，增强了纳米二氧化硅胶体颗粒相互之间的静电斥力，这两种助剂可以发挥协同作用在低温下抑制组合物出现冻结凝胶。
[0062]
比较上表3中对比例1、对比例2与实施例6，可以发现对比例组合物在-5℃*24h条件下出现不同程度的凝结，粒径和大颗粒数变化幅度较大，不能直接测出，可见防冻剂防冻性能明显。从上表3中对比例3与实施例6，可以发现当对比例组合物仅加入了防冻剂后，在-5℃*24h条件下虽然未出现凝结冻胶，但平均粒径和大颗粒数均大幅增加，组合物实际上也发生了失效变质，这表明组合物中氨基酸型表面活性剂也是不可或缺的，其在低温下有明显的抑制组合物平均粒径和大颗粒数上升的作用，与防冻剂协同一致可使组合物在低温环境下保持良好的稳定性。
[0063]
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的
描述不应被认为是对本发明的限制。本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。

技术特征：
1.一种耐低温型硅抛光组合物，以纳米二氧化硅胶体为磨料，其特征在于，包括防冻剂和氨基酸型表面活性剂；优选地，所述耐低温型硅抛光组合物还包括纳米二氧化硅胶体、速率促进剂、ph调节剂、络合剂，余量为去离子水；更优选地，包括以下质量百分含量的各组分：纳米二氧化硅胶体5～40wt％、防冻剂0.5～8wt％、氨基酸型表面活性剂0.005～6wt％、速率促进剂0.1～8wt％、ph调节剂0.01～1wt％、络合剂0.001～0.1wt％，余量为去离子水。2.根据权利要求1所述的耐低温型硅抛光组合物，其特征在于，包括以下质量百分含量的各组分：纳米二氧化硅胶体10～25wt％、防冻剂1～5wt％、氨基酸型表面活性剂0.2～2.5wt％、速率促进剂0.5～6wt％、ph调节剂0.05～0.5wt％、络合剂0.01～0.05wt％，余量为去离子水。3.根据权利要求1或2所述的耐低温型硅抛光组合物，其特征在于，所述氨基酸型表面活性剂的加入量为纳米二氧化硅胶体质量的0.1～15％；优选为2～10％。4.根据权利要求1～3任一项所述的耐低温型硅抛光组合物，其特征在于，所述组合物中纳米二氧化硅胶体表面带有负电荷，zeta电位的绝对值在10～45mv之间；优选在15～35mv之间；优选地，所述纳米二氧化硅胶体的平均粒径为10-100nm，质量浓度为30-50wt％。5.根据权利要求1或2所述的耐低温型硅抛光组合物，其特征在于，所述防冻剂选自醇类、醇醚、烯醇或酰胺中的至少任一种，优选选自乙二醇、丙二醇、二甘醇、异丙醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙烯乙二醇、丙烯乙二醇、聚丙烯乙二醇、二甲基亚砜、甲酰胺、二甲基甲酰胺、硫脲、尿素中的至少任一种，优选为二甘醇、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二甲基甲酰胺、尿素中的至少任一种。6.根据权利要求1～3任一项所述的耐低温型硅抛光组合物，其特征在于，所述氨基酸型表面活性剂选自椰油酰谷氨酸钠、椰油酰谷氨酸二钠、椰油酰基谷氨酸三乙醇胺、椰油酰肌氨酸钠、椰油酰基丙氨酸三乙醇胺、椰油酰氨基丙酸钠、椰油酰甲基牛磺酸钠、氨基磺酸型甜菜碱、椰油酰甘氨酸钾、椰油酰甘氨酸钠、椰油酰羟乙基磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠、月桂酰谷氨酸二钠、月桂酰天冬氨酸钠、月桂酰基天冬氨酸二钠、月桂酰肌氨酸钠、月桂酰赖氨酸、月桂酰基甘氨酸钠、月桂酰基甘氨酸钾、肉豆蔻酰基谷氨酸钠、肉豆蔻酰肌氨酸钠、肉豆蔻酰甘氨酸钾、肉豆蔻酰羟乙磺酸钠、n-豆蔻酰-β-氨基丙酸、甲基月桂酰基牛磺酸钠、甲酰基月桂酰赖氨酸三乙醇胺、十二烷基氨基丙酸钠、十二烷基二亚甲基氨基二甲酸钠、十二烷基氨乙基甘氨酸、十八酰基甲酰基赖氨酸三乙醇胺中的至少任一种，优选为椰油酰谷氨酸钠、椰油酰甘氨酸钾、月桂酰谷氨酸钠、月桂酰基甘氨酸钠、肉豆蔻酰基谷氨酸钠、甲基月桂酰基牛磺酸钠、十二烷基氨基丙酸钠中的至少任一种。7.根据权利要求1或2所述的耐低温型硅抛光组合物，其特征在于，所述速率促进剂选自氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、(2-羟乙基)三甲基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵、甲基三乙基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵、苄基三乙基氢氧化铵、碳酸胍、盐酸胍、二甲双胍、四甲基胍、咪唑、甲基咪唑、乙二胺、羟乙基乙二胺、四羟丙基乙二胺、哌嗪、n-氨乙基哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、高哌嗪、吡嗪、哒嗪、单乙醇胺中的至少任一种，优选为氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、碳酸胍、咪唑中的至少任一种。8.根据权利要求1或2所述的耐低温型硅抛光组合物，其特征在于，所述ph调节剂选自硝酸、磷酸、乙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、马来酸中的
至少任一种，优选为丙二酸、酒石酸；更优选地，调节所述耐低温型硅抛光组合物的ph值为9～12.5。9.根据权利要求1或2所述的耐低温型硅抛光组合物，其特征在于，所述络合剂选自乙二胺四乙酸、乙二胺四亚甲基膦酸、氨基三亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、乙二醇-双-(2-氨基乙基)四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、二乙烯三胺五乙酸五钾、焦磷酸钾中的至少任一种，优选为乙二胺四乙酸。10.权利要求1～9任一项所述的耐低温型硅抛光组合物在硅化学机械抛光中的应用。

技术总结
本发明提供了一种耐低温型硅抛光组合物及其应用，所述耐低温型硅抛光组合物以纳米二氧化硅胶体为主要抛光组分，并添加有防冻剂和氨基酸型表面活性剂。本发明的耐低温型硅抛光组合物中同时添加防冻剂和氨基酸型表面活性剂作为耐低温助剂，可有效抑制组合物在低温环境下容易发生的冻结凝胶和平均粒径、大颗粒数显著上升的问题，可防止组合物在低温下变质失效，与现有技术相比，具有明显优势。具有明显优势。


技术研发人员：王永东 卞鹏程 徐贺 王瑞芹 王庆伟 李国庆 朱林君 张宏源 崔晓坤
受保护的技术使用者：万华化学集团股份有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/20