CN111892931B - 一种boe蚀刻液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸2％～15％、氟化铵5％～45％、硝酸2％～9％、醋酸0.5％～2％、超纯水26％～90％和渗透剂0.5％～3％；所述的蚀刻液中注入有氢气。本发明通过在蚀刻剂中通入微量氢气，对蚀刻液起到催化作用，提高了蚀刻液对氧化硅层表面的润湿性，降低BOE蚀刻液表面张力；蚀刻进入的孔径可达到1.0um。
Description
技术领域
本发明属于蚀刻液技术领域，尤其涉及一种BOE蚀刻液。
背景技术
随着世界半导体行业制造行业向中国大陆的逐步转移，国内对缓冲氧化蚀刻剂的需求量逐年增长。缓冲氧化蚀刻剂主要用于微电子行业，可作为清洗剂、蚀刻剂，在半导体工业中常用于蚀刻无光刻胶护罩的氧化层。其主要成分为氢氟酸和氟化铵的酸性氟化铵蚀刻液，又称为BOE蚀刻液。蚀刻剂的表面张力是影响蚀刻速率和蚀刻质量的关键因素之一。
亲水性是指分子能够透过氢键和水分子形成短暂键结的物理性质。疏水性指的是一个分子(疏水物)与水互相排斥的物理性质。亲疏水性可以用浸润性来统称，而液体的浸润性可以用表面张力来表征。为了提高蚀刻剂的浸润性能，降低表面张力需要对蚀刻液的表面张力开展研究。表面张力很大，对半导体硅片蚀刻层的润湿性很差，在实际的工程应用中容易导致蚀刻图案严重变形。而较低的表面张力能增大蚀刻液的渗透性，蚀刻入微小的孔径。
在硅片蚀刻常用氟化铵和氢氟酸的组合液对硅片进行蚀刻，但没有经过任何处理的组合液在实际蚀刻过程中通常会出现铺展速度较慢，并且其渗透复杂微观表面的能力差等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种提高渗透性能的BOE蚀刻液。
本发明涉及一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸2％～ 15％、氟化铵5％～45％、硝酸2％～9％、醋酸0.5％～2％、超纯水26％～90％和渗透剂 0.5％～3％；所述的蚀刻液中注入有氢气。
优选地，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸8％、氟化铵29％、硝酸5％、醋酸1％、超纯水55％和渗透剂2％；所述的蚀刻液中注入有氢气。
优选地，所述的渗透剂为α-烯基磺酸钠。
优选地，所述超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于 0.3mg/L。
优选地，所述的氢氟酸的纯度等级为UPS级。
优选地，所述的氟化铵的纯度等级为UP级。
优选地，所述的氢气浓度为3ppm。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明通过在蚀刻剂中通入微量氢气，对蚀刻液起到催化作用，提高了蚀刻液对氧化硅层表面的润湿性，降低BOE蚀刻液表面张力；蚀刻进入的孔径可达到1.0um。
2、本发明中的硝酸将硅表面氧化成二氧化硅,醋酸可以抑制硝酸的解离，提高蚀刻的效果，维持对氧化硅层蚀刻速率的同时，控制硅层的蚀刻速率。
3、发明中的BOE蚀刻液蚀刻硅片时蚀刻率稳定可控、蚀刻表面均匀平整。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸2％、氟化铵5％、硝酸2％、醋酸0.5％、超纯水90％和渗透剂0.5％；所述的蚀刻液中注入有氢气。
其中渗透剂为α-烯基磺酸钠，超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于0.3mg/L，氢氟酸的纯度等级为UPS级，氟化铵的纯度等级为UP 级，BOE蚀刻液中氢气的浓度为3ppm。
实施例2
本实施例涉及一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸15％、氟化铵45％、硝酸9％、醋酸2％、超纯水26％和渗透剂3％；所述的蚀刻液中注入有氢气。
其中渗透剂为α-烯基磺酸钠，超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于0.3mg/L，氢氟酸的纯度等级为UPS级，氟化铵的纯度等级为UP 级，BOE蚀刻液中氢气的浓度为3ppm。
实施例3
本实施例涉及一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸5％、氟化铵10％、硝酸4％、醋酸1％、超纯水79％和渗透剂1％；所述的蚀刻液中注入有氢气。
其中渗透剂为α-烯基磺酸钠，超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于0.3mg/L，氢氟酸的纯度等级为UPS级，氟化铵的纯度等级为UP 级，BOE蚀刻液中氢气的浓度为3ppm。
实施例4
本实施例涉及一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸10％、氟化铵20％、硝酸5％、醋酸2％、超纯水61％和渗透剂2％；所述的蚀刻液中注入有氢气。
其中渗透剂为α-烯基磺酸钠，超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于0.3mg/L，氢氟酸的纯度等级为UPS级，氟化铵的纯度等级为UP 级，BOE蚀刻液中氢气的浓度为3ppm。
实施例5
本实施例涉及一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸5％、氟化铵45％、硝酸6％、醋酸1％、超纯水42％和渗透剂1％；所述的蚀刻液中注入有氢气。
其中渗透剂为α-烯基磺酸钠，超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于0.3mg/L，氢氟酸的纯度等级为UPS级，氟化铵的纯度等级为UP 级，BOE蚀刻液中氢气的浓度为3ppm。
实施例6
本实施例涉及一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸8％、氟化铵29％、硝酸5％、醋酸1％、超纯水55％和渗透剂2％；所述的蚀刻液中注入有氢气。
其中渗透剂为α-烯基磺酸钠，超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于0.3mg/L，氢氟酸的纯度等级为UPS级，氟化铵的纯度等级为UP 级，BOE蚀刻液中氢气的浓度为3ppm。
对比例1
本对比例涉及涉及一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸 8％、氟化铵29％、硝酸5％、醋酸1％、超纯水55％和渗透剂2％。
其中渗透剂为α-烯基磺酸钠，超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于0.3mg/L，氢氟酸的纯度等级为UPS级。
对比例2
本对比例涉及涉及一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸 8％、氟化铵29％、硝酸5％、超纯水56％和渗透剂2％，所述的蚀刻液中注入有氢气。
其中渗透剂为α-烯基磺酸钠，超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于0.3mg/L，氢氟酸的纯度等级为UPS级，BOE蚀刻液中氢气的浓度为3ppm。
对比例3
本对比例涉及涉及一种BOE蚀刻液，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸 8％、氟化铵29％、硝酸5％、醋酸1％和超纯水57％，所述的蚀刻液中注入有氢气。
其中渗透剂为α-烯基磺酸钠，超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于0.3mg/L，氢氟酸的纯度等级为UPS级，BOE蚀刻液中氢气的浓度为3ppm。
效果实施例
按照实施例1～6和对比例1～3中各组分的配方制得的蚀刻液，在22℃的条件下对硅片进行蚀刻实验，实验结果如表1所示。
表1
| 可进入孔径大小 | 蚀刻率 | 蚀刻表面平整度 | 蚀刻速率 | |
| 实施例1 | 0.23um | 较高 | 较高 | 30nm/min |
| 实施例2 | 0.24um | 较高 | 较高 | 180nm/min |
| 实施例3 | 0.21um | 较高 | 较高 | 61nm/min |
| 实施例4 | 0.15um | 高 | 较高 | 100nm/min |
| 实施例5 | 0.16um | 高 | 较高 | 63nm/min |
| 实施例6 | 0.10un | 高 | 高 | 79nm/min |
| 对比例1 | 0.32un | 一般 | 一般 | 86nm/min |
| 对比例2 | 0.22um | 一般 | 一般 | 85nm/min |
| 对比例3 | 0.29um | 一般 | 一般 | 89nm/min |
综上所述，实施例6中的配方比例，可进入孔径最小、蚀刻率最高、表面平整度最好、蚀刻速率最佳，可进入孔径小，则说明蚀刻液具有较低的表面张力。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所以本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种BOE蚀刻液，其特征在于，按照质量百分比由以下组分组成，氢氟酸2％～15％、氟化铵5％～45％、硝酸2％～9％、醋酸0.5％～2％、超纯水26％～90％和渗透剂0.5％～3％；所述的蚀刻液中注入有氢气，所述的渗透剂为α-烯基磺酸钠。
2.根据权利要求1所述的BOE蚀刻液，其特征在于，按照质量百分比包括以下组分，氢氟酸8％、氟化铵29％、硝酸5％、醋酸1％、超纯水55％和渗透剂2％；所述的蚀刻液中注入有氢气。
3.根据权利要求1所述的BOE蚀刻液，其特征在于，所述超纯水的电阻不低于18MΩ·cm，超纯水中的盐含量不高于0.3mg/L。
4.根据权利要求1所述的BOE蚀刻液，其特征在于，所述的氢氟酸的纯度等级为UPS级。
5.根据权利要求1所述的BOE蚀刻液，其特征在于，所述的氟化铵的纯度等级为UP级。
6.根据权利要求1所述的BOE蚀刻液，其特征在于，所述的氢气浓度为3ppm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A BOE etching solution Granted publication date: 20210903 Pledgee: China Construction Bank Corporation Wuyi Sub-branch Pledgor: ZHEJIANG MORITA NEW MATERIALS Co.,Ltd. Registration number: Y2024980008023 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |