CN103756681A

CN103756681A - 一种boe蚀刻液组合物

Info

Publication number: CN103756681A
Application number: CN201310755319.0A
Authority: CN
Inventors: 王海; 田志扬; 潘绍忠; 张晓东; 张学良; 傅明星; 王瑞
Original assignee: ZHEJIANG KAISN FLUOROCHEMICAL CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG KAISN FLUOROCHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-04-30

Abstract

本发明公开了一种BOE蚀刻液组合物。包括浓度为0.5-30wt％的氢氟酸（HF），浓度为1-40wt％的氟化铵（NH₄F）和水，所述组合物还含有添加剂，所述添加剂为脂肪族有机酸（C₂-C₁₂）、脂肪族有机碱（C₂-C₁₂）、脂肪族有机醇（C₂-C₁₂）中的一种或其混合物，BOE蚀刻液组合物还进一步含有烷基硫酸铵盐阴离子表面活性剂。相对传统的湿法蚀刻组合物，本发明所述BOE蚀刻液对二氧化硅具有较高的蚀刻选择性，可高速蚀刻二氧化硅，并且BOE蚀刻液对硅片具有低接触角，可明显改善BOE蚀刻液对硅片蚀刻层的润湿和蚀刻均匀性。

Description

一种BOE蚀刻液组合物

技术领域

本发明涉及一种湿法蚀刻液组合物，更具体地说涉及一种改进的二氧化硅选择性清除的BOE蚀刻液组合物。

背景技术

湿法蚀刻是半导体和液晶面板加工中不可或缺的工艺，缓冲氧化物蚀刻液（BOE）组合物通过去除半导体硅片薄膜未被光阻覆盖的氧化层部分，从而达到蚀刻的目的。上述BOE蚀刻液组合物成分为氢氟酸、氟化铵和水。以上BOE蚀刻液表面张力很大，对半导体硅片蚀刻层的润湿性很差，导致蚀刻图案严重变形。

为了改善缓冲氢氟酸蚀刻液对半导体硅片蚀刻层的润湿性，降低BOE蚀刻液的表面张力，美国专利US4282624，公开日为：1986年4月15日，公开了蚀刻液组成包括氟化氢，氟化铵，并选择一种含氟羧酸或其盐类表面活性剂。含氟羧酸类表面活性剂通式：R_fCOOH或其铵盐，其中R_f是含氟烃，有3至20个碳原子，如表面活性剂C₄F₉O(CF₃)COONH₄。含氟烃组成，此处意指任何饱和或不饱和，直链或支链，取代或取代烃类，包含至少一个氟原子。欧洲专利EP0691676B1，公开日为：1999年12月5日，公开了一种蚀刻液，包括氢氟酸，氟化铵和水，表面活性剂为烷基磺酸类表面活性剂和氟氢烷基羧酸类表面活性剂，其中烷基磺酸类表面活性剂C_nH_2n+1SO₃H，其中，n代表5～10的整数，氟氢烷基羧酸类表面活性剂（H(CF₂)_mCOOH，其中m是1到10的整数，两种表面活性剂的最佳添加量依氟化铵和氟化氢的浓度而定。

通过在BOE蚀刻液组合物中加入表面活性剂，BOE蚀刻液组合物的表面张力得到降低，蚀刻效果得到改善，但含有上述表面活性剂的BOE蚀刻液对硅片的接触角较大，并且渗透复杂微观表面的能力较差，不能保证蚀刻图案的整齐划一，同时也存在对二氧化硅选择性蚀刻能力较差的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种对二氧化硅具有较高蚀刻选择性的BOE蚀刻液组合物，可高速蚀刻二氧化硅。

本发明采用的技术方案为：

一种BOE蚀刻液组合物，包括氢氟酸（HF），氟化铵（NH₄F）和水，所述组合物还含有添加剂，所述添加剂为有机酸（C₂-C₁₂）、有机碱（C₂-C₁₂）、有机醇（C₂-C₁₂）等三种中的一种或其混合物。

所述的BOE蚀刻液组合物，还进一步含有烷基硫酸铵盐阴离子表面活性剂，阴离子表面活性剂用量为50-450ppm。

所述的有机酸是选自以下中的至少一种：丁二酸、乳酸、戊二酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、十二酸等，有机碱是选自以下中的至少一种：甲基乙醇胺、异丁醇胺、三乙醇胺、乙二胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺等，有机醇是选自以下中的至少一种：苯甲醇、乙二醇、正丁醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇等。所述的添加剂用量为50-450ppm。

所述的BOE蚀刻液组合物中氢氟酸浓度为0.5-30wt％，氟化铵浓度为1-40wt％。

所述的BOE蚀刻液组合物可选择性去除硅片表面上的二氧化硅。与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、脂肪族有机酸（C₂-C₁₂）、脂肪族有机碱（C₂-C₁₂）、脂肪族有机醇（C₂-C₁₂）和烷基硫酸铵盐阴离子表面活性剂的使用能明显降低BOE蚀刻液对硅片的接触角，提高蚀刻选择性。

2、相对于传统的BOE蚀刻液组合物，本发明所述BOE蚀刻液可高速蚀刻二氧化硅，且可明显改善BOE蚀刻液对硅片蚀刻层的润湿性和蚀刻均匀性。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步说明，但本发明并不限于所述的实施例。

实施例

使用超纯水配制BOE蚀刻液组合物，所述的超纯水在25℃的电阻率不低于18兆欧，BOE蚀刻液组合物所含成分显示于表1。其中实施例1添加剂为丁二酸、戊胺，用量分别为150ppm、50ppm；实施例2添加剂为十一酸、癸胺，用量分别为200ppm、100ppm；实施例3添加剂为甲基乙醇胺、异丙醇和戊酸，用量分别为50ppm、300ppm和100ppm；实施例4添加剂为十二胺、辛醇，用量分别为50ppm、100ppm；实施例5添加剂为己酸、十二醇，用量分别为25ppm、25ppm；实施例6添加剂为正丁醇，用量为450ppm；实施例7无添加剂。

阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸铵盐。所述BOE蚀刻液组合物使用时，保持蚀刻液的温度为30℃，浸渍二氧化硅薄膜时间30秒，浸渍氮化硅薄膜时间120秒，蚀刻完成后，硅片用超纯水清洁和氮气吹干即可。

对照例

蚀刻液所含成分显示于表1，并根据实施例同样的方法处理样品。表1中，对照例使用的表面活性剂为市售全氟烷基磺酰胺盐。

结果如表1所示，与对照例BOE蚀刻液相比，实施例有较低的接触角，并且蚀刻图案显示出良好的均匀性。

表1

Claims

1.一种BOE蚀刻液组合物，包括氢氟酸（HF），氟化铵（NH₄F）和水，其特征在于：所述组合物还含有添加剂，所述添加剂为脂肪族有机酸（C₂-C₁₂）、脂肪族有机碱（C₂-C₁₂）、脂肪族有机醇（C₂-C₁₂）中的一种或其混合物。

2.如权利要求1所述的BOE蚀刻液组合物，其特征在于：所述BOE蚀刻液还进一步含有烷基硫酸铵盐阴离子表面活性剂，阴离子表面活性剂用量为50-450ppm。

3.如权利要求1中所述的BOE蚀刻液组合物，其特征在于：所述的脂肪族有机酸是选自以下中的至少一种：丁二酸、乳酸、戊二酸、草酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、十二酸，脂肪族有机碱是选自以下中的至少一种：甲基乙醇胺、异丁醇胺、三乙醇胺、乙二胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺，脂肪族有机醇是选自以下中的至少一种：乙二醇、正丁醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇。

4.如权利要求1中所述的BOE蚀刻液组合物，其特征在于：所述的添加剂用量为50-450ppm。

5.如权利要求1中所述的BOE蚀刻液组合物，其特征在于：所述的BOE蚀刻液中氢氟酸浓度为0.5-30wt％，氟化铵浓度为1-40wt％。

6.如权利要求1-5任一项所述的BOE蚀刻液组合物，其特征在于：使用BOE蚀刻液组合物，选择性去除半导体硅片表面上的二氧化硅。