CN112143500B - 硅蚀刻液、硅蚀刻方法以及硅鳍片结构体的制造方法 - Google Patents

硅蚀刻液、硅蚀刻方法以及硅鳍片结构体的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及硅蚀刻液、硅蚀刻方法以及硅鳍片结构体的制造方法。一种蚀刻液，含有：(A)成分：以通式(A‑1)表示的季铵碱；(C)成分：非离子表面活性剂，(C)成分的HLB值为12以上15以下。式(A‑1)中，R1～R4分别独立地为1价烃基。其中，R1～R4所含的碳原子的合计为10以上。【化1】

Description

硅蚀刻液、硅蚀刻方法以及硅鳍片结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及硅蚀刻液、硅蚀刻方法以及硅鳍片结构体的制造方法。
本申请基于2019年6月28日在日本申请的日本特愿2019-121824号主张优先权，将其内容援引于此。
背景技术
半导体器件的微细化技术使得半导体器件中的功能单元的高密度化得以实现。例如，晶体管尺寸的缩小化能够将更多的存储元件置入芯片上，与容量增加的产品的制造紧密联系。
在用于制作半导体器件的基板的微细加工中，采用硅各向异性蚀刻方法，该硅各向异性蚀刻方法利用了蚀刻速度根据硅基板的晶面取向而不同这一点。
在以往的硅各向异性蚀刻方法中，使用包含氢氧化钾、四甲基氢氧化铵(TMAH)等的碱性水溶液作为硅各向异性蚀刻液，从不含金属的观点来看，优选使用包含TMAH的硅各向异性蚀刻液。
例如在专利文献1中，公开有在20～25质量％的氢氧化四甲基铵水溶液中，以0.1～10ppm的比例添加有聚氧化烯烷基醚而得的硅各向异性蚀刻液以及使用该硅各向异性蚀刻液的硅各向异性蚀刻方法。
此外，在专利文献2中，公开有一种硅蚀刻液，是将单晶硅各向异性地溶解而得的硅蚀刻液，其特征在于，是含有(1)羟基胺、(2)碱性化合物、以及(3)从该碱性化合物的盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐、乙酸盐、丙酸盐、草酸盐以及琥珀酸盐构成的组中的至少1种以上的碱盐的水溶液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-278371号公报
专利文献2：日本特开2009-123798号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
由于半导体器件的微细化技术的进一步提高，蚀刻技术也要求进一步的高精度化。
但是，使用了上述的专利文献1以及2那样的以往的蚀刻液的蚀刻方法存在以下问题：基板表面的粗糙度由于蚀刻而增大，使得半导体器件的特性(载流子迁移率、载流子寿命)劣化。特别是在鳍片型晶体管(FinFET)等微细结构的器件中，由基板表面的粗糙度增大引起的半导体器件的特性劣化的影响较大。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制蚀刻后的基板表面的粗糙度增大的硅蚀刻液及硅蚀刻方法。
此外，本发明的技术问题在于提供一种降低了基板表面的粗糙度的硅鳍片结构体的制造方法。
用于解决上述技术问题的方案
为了解决上述技术问题，本发明采用了以下的构成。
即，本发明的第1方案是一种蚀刻液，含有：(A)成分：以下述通式(A-1)表示的季铵碱；(C)成分：非离子表面活性剂，所述(C)成分的HLB值为12以上15以下。
【化1】
Figure BDA0002553413440000021
[式中，R1～R4分别独立地为1价烃基。其中，R1～R4所含的碳原子的合计为10以上。]
本发明的第2方案是一种硅蚀刻方法，使用所述第1方案的硅蚀刻液对硅基板进行蚀刻处理。
本发明的第3方案是一种硅鳍片结构体的制造方法，使用所述第1方案的硅蚀刻液制造硅鳍片结构体。
发明效果
根据本发明的硅蚀刻液以及硅蚀刻方法，能够抑制蚀刻后的基板表面的粗糙度增大。
此外，能够制造一种降低了基板表面的粗糙度(roughness)的硅鳍片结构体。
具体实施方式
(硅蚀刻液)
本发明的第1方案的蚀刻液，含有：(A)成分：以上述通式(A-1)表示的季铵碱；HLB值为12以上15以下的(C)成分：非离子表面活性剂。
<(A)成分>
在本实施方式的蚀刻液中，(A)成分是以下述通式(A-1)表示的季铵碱。
【化2】
Figure BDA0002553413440000031
[式中，R1～R4分别独立地为1价烃基。其中，R1～R4所含的碳原子的合计为10以上。]
式(A-1)中，R1～R4分别独立地为1价烃基。作为该1价烃基，可以例举1价的直链状或支链状的烷基、1价的直链状或支链状的烯基、1价的脂环式烃基或1价的芳香族烃基。
作为上述直链状的烷基，例如可以例举碳原子数为1～20的直链状的烷基。具体而言，可以例举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基。
作为上述支链状的烷基，例如可以例举碳原子数为3～20的支链状的烷基。具体而言，可以例举1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等。
作为上述直链状的烯基，例如可以例举乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁炔基等。
作为上述支链状的烯基，例如可以例举1-甲基乙烯基、2-甲基乙烯基、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。
作为上述1价的脂环式烃基，可以例举1价的单环式脂环式烃基、1价的多环式脂环式烃基。
作为该1价的单环式脂环式烃基，具体而言，可以例举环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环癸基、环十二烷基等。
作为该1价的多环式脂环式烃基，具体而言，可以例举从聚环烷烃中去除1个氢原子而得的基团。作为该聚环烷烃，可以例举萘烷、全氢奠(perhydroazulene)、全氢蒽、具有含类固醇骨架的环结构等的具有稠环类的多环式骨架的聚环烷烃等。
作为上述1价的芳香族烃基，可以例举从芳香环中去除1个氢原子而得的基团。此处的芳香环若为具有4n+2个π电子的环状共轭体系则没有特别限定，可以为单环式也可以为多环式。
该芳香环的碳原子数例如可以例举5～30。作为该芳香环，具体而言，可以例举苯、萘、蒽、菲等芳香族烃环；构成所述芳香族烃环的碳原子的一部分被杂原子取代而得的芳香族杂环等。作为芳香族杂环中的杂原子，可以例举氧原子、硫原子、氮原子等。作为芳香族杂环，具体而言，可以例举吡啶环、噻吩环等。
在式(A-1)中，R1～R4可以适当选择上述1价烃基，以使R1～R4所含的碳原子的合计为10以上。
R1～R4所含的碳原子的合计为10以上，优选碳原子的合计为12以上，更优选碳原子的合计为16以上。
R1～R4所含的碳原子的合计的上限值没有特别限定，例如从水溶性的观点来看，为20以下。
如果R1～R4中所含的碳原子的合计为上述下限值以上，则能够进一步抑制蚀刻后的基板表面的粗糙度的增大。
作为(A)成分的具体例，可以例举四丙基氢氧化铵(TPAH)、四丁基氢氧化铵(TBAH)、苄基三乙基氢氧化铵以及十六烷基三甲基氢氧化铵等。
其中，优选四丙基氢氧化铵(TPAH)以及四丁基氢氧化铵(TBAH)，更优选四丁基氢氧化铵(TBAH)。
硅蚀刻液含有的(A)成分可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
(A)成分的含量相对于硅蚀刻液总量优选为0.01～15质量％，更优选为0.5～10质量％，进一步优选为1～5质量％。
如果(A)成分的含量在上述优选范围的下限值以上，则更容易得到对基板(硅基板等)的蚀刻效果。
如果(A)成分的含量在上述优选范围的上限值以下，则能够进一步抑制蚀刻后的基板表面的粗糙度的增大。
<(C)成分：非离子表面活性剂>
本实施方式的(C)成分：非离子表面活性剂的HLB值为12以上15以下。
(C)成分的HLB值为12以上15以下，优选为12.5以上14以下，更优选为12.5以上13.5以下。
如果(C)成分的HLB值为12以上，则(C)成分的溶解性为适度。
如果(C)成分的HLB值为15以下，则更容易得到对基板(硅基板等)的蚀刻效果
在本说明书中，“HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)”是使由格里芬提出的表示表面活性剂分子中亲水基团与亲油基团之间的平衡的值。该HLB值可以通过对各种表面活性剂比较其乳化力而由实验确定，通常可以由下式1求出。
式1：HLB值＝20×表面活性剂的亲水部的式量/表面活性剂的分子量
对于所述HLB值的详细情况，记载于工学图书株式会社出版、高桥越民、难波义郎、小池基生、小林正雄共编的《表面活性剂手册》(1970年)的178～189页中。
作为本实施方式的(C)成分，具体而言，可以例举聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯烷基苯基醚、聚氧化乙烯脂肪酸酯、聚氧化乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、油酸三乙醇胺等。其中，优选聚氧化烯烷基醚，更具体而言，更优选聚氧化乙烯烷基醚。
本实施方式的(C)成分更优选为以下述通式(C-1)表示的化合物。
【化3】
Figure BDA0002553413440000061
[式中，R5是氢原子或可以具有取代基的1价烃基。R6是可具有取代基的1价烃基。x是1～20的整数。]
上述式(C-1)中，R5是氢原子或可具有取代基的1价烃基。作为1价烃基，可以例举直链状或支链状的烷基或者环状的烃基。
上述直链状烷基，优选碳原子数为1～20，更优选碳原子数为3～18，进一步优选碳原子数为1～15。具体而言，可以例举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基。
上述支链状的烷基优选碳原子数为3～20，更优选碳原子数为3～15。具体而言可以例举异丙基、异丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、1，1-二乙基丙基、2，2-二甲基丁基等。其中，更优选异丙基。
在R5为环状的烃基的情况下，该环状的烃基可以是脂肪族烃基，也可以是芳香族烃基，此外，可以是多环式基，也可以是单环式基。
作为单环式基的脂肪族烃基，优选从单环烷烃中去除1个氢原子而得的基团。作为该单环烷烃优选碳原子数为3～6的单环烷烃，具体而言可以例举环戊烷、环己烷等。
作为多环式基的脂肪族烃基，优选从多环烷烃中去除1个氢原子而得的基团，作为该多环烷烃，优选碳原子数为7～12的多环烷烃，具体而言，可以例举金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等。
在R5的环状烃基为芳香族烃基的情况下，该芳香族烃基是具有至少1个芳香环的烃基。
该芳香环若为具有4n+2个π电子的环状共轭体系则没有特别限定，可以为单环式，也可以为多环式。芳香环的碳原子数优选为5～30，碳原子数更优选为5～20，碳原子数进一步优选为6～15，碳原子数特别优选为6～12。
作为芳香环，具体而言，可以例举苯、萘、蒽、菲等芳香族烃环；构成所述芳香族烃环的碳原子的一部分被杂原子取代而得的芳香族杂环等。作为芳香族杂环中的杂原子，可以例举氧原子、硫原子、氮原子等。作为芳香族杂环，具体而言，可以例举吡啶环、噻吩环等。
作为R5中的芳香族烃基，具体而言，可以例举从所述芳香族烃环或芳香族杂环中去除1个氢原子而得的基团(芳基或杂芳基)；从包含2个以上芳香环的芳香族化合物(例如联苯、芴等)中去除1个氢原子而得的基团；所述芳香族烃环或芳香族杂环的1个氢原子被亚烷基取代而得的基团(例如苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等芳基烷基等)等。与所述芳香族烃环或芳香族杂环键合的亚烷基的碳原子数优选为1～4，碳原子数更优选为1～2，碳原子数特别优选为1。
其中，作为R5中的芳香族烃基，具体而言，优选从芳香族烃环中去除1个氢原子而得的基团(芳基)、或者芳香族烃环的1个氢原子被亚烷基取代而得的基(例如苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等芳基烷基等)等。
上述1价烃基可以具有取代基。在此，“可具有取代基”是指包含将上述烃基的氢原子(-H)用1价的基团取代的情况、与将上述烃基的亚甲基(-CH2-)用2价的基团取代的情况这两种情况。
在用1价基团取代上述烃基的氢原子(-H)的情况下，作为取代基，可以例举包含杂原子(卤原子、氧原子、硫原子、氮原子)的1价基团。作为该1价基团，具体而言，可以例举卤原子(氟原子、氯原子、溴原子等)、烷氧基(甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等)、氨基、-SO2-NH2等。
在用2价基团取代上述烃基的亚甲基(-CH2-)的情况下，作为R5中的可具有取代基的1价烃基，可以例举酰基(乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、苯甲酰氧基等)、烷氧基(甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等)等。另外，该酰基的氢原子的一部分或全部也可以被杂原子(卤原子、氧原子、硫原子、氮原子)取代。具体而言，R5也可以是三氟乙酰基等。
在上述式(C-1)中，R5在上述中优选为氢原子或1价的芳香族烃基。
在上述式(C-1)中，R6为可具有取代基的1价烃基，可以例举与上述R5相同的基团。
在上述式(C-1)中，R6优选在其结构中具有叔碳原子或季碳原子。典型地R6优选为具有支链状的烷基的1价烃基。具有该支链状的烷基的1价烃基的碳原子数优选为8～40，更优选碳原子数为10～35。
上述式(C-1)中，x为1～20的整数，更优选为5～20。
另外，使用以上述通式(C-1)表示的化合物作为(C)成分时，HLB值以以下的式2表示。
式2：HLB值＝20×(44×x/以式(C-1)表示的化合物的分子量)
本实施方式的(C)成分的优选具体例在以下示出。
【化4】
Figure BDA0002553413440000081
【化5】
Figure BDA0002553413440000082
上述式(C-1-1)中，X01为7～13。
上述式(C-1-2)中，X02为11～20。
上述式(C-1-3)中，m03例如为7～21，优选为9～17。X03为5～20。
m03以及X03的数值能够适当进行选择以使由上述式1计算的HLB值成为12以上15以下。
上述式(C-1-4)中，m04+n04例如为7～15，优选为9～11。X04为5～20。
m04+n04以及X04的数值能够适当进行选择以使由上述式1计算的HLB值成为12以上15以下。
硅蚀刻液含有的C成分可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
(C)成分的含量相对于硅蚀刻液总量优选为1～10000质量ppm，更优选为5～1000质量ppm，进一步优选为10～500质量ppm。
如果(C)成分的含量在上述优选范围的下限值以上，则能够有效地抑制上述(A)成分的析出。
如果(C)成分的含量在上述优选范围的上限值以下，则能够降低对基板(硅基板等)或蚀刻掩模的损伤等这样的影响。
<其它成分>
本实施方式的硅蚀刻液除了上述的(A)成分以及(C)成分之外，还可以进一步含有其它成分。作为其它成分，可以例举(B)：水、水溶性有机溶剂、(C)成分以外的表面活性剂等。
《水》
本实施方式的硅蚀刻液优选进一步包含(B)：水。即，本实施方式的硅蚀刻液优选为含有(A)成分以及(C)成分的水溶液。
作为(B)：水，可以使用纯水、离子交换水等。
(B)：水的含量没有特别限定，相对于硅蚀刻液总量优选为80质量％以上，更优选为90质量％以上，进一步优选为94质量％以上。
此外，上限值没有特别限定，但优选为小于99.95质量％，更优选为98质量％以下。
《水溶性有机溶剂》
本实施方式的硅蚀刻液还可以包含水溶性有机溶剂。
作为水溶性有机溶剂，可以例举醇类溶剂、醚类溶剂、乙二醇醚类溶剂等。
·醇类溶剂
作为醇类溶剂，具体而言，可以例举甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、仲戊醇、叔戊醇等一元醇；乙二醇、丙二醇、丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，2-己二醇、2，4-己二醇、1，7-庚二醇、辛二醇、甘油、1，2，6-己三醇等多元醇等。
·醚类溶剂
作为醚类溶剂，具体而言，可以例举二异丙醚、二异丁醚、二异戊醚、二正丁醚、二正戊醚、二仲丁醚、二异戊醚、二仲戊醚、二叔戊醚等。
·二醇醚类溶剂
作为二醇醚类溶剂，具体而言，可以例举乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丙醚、二甘醇单丁醚等。
其中，从可以抑制蚀刻时对基板(硅基板等)或蚀刻掩模的损伤，同时充分提高上述(A)成分、特别是TBAH的溶解性的观点来看，作为水溶性有机溶剂优选为醇类溶剂。具体而言，可以例举异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇等一元醇；乙二醇、丙二醇等二元醇；甘油等三元醇，更优选二元醇、三元醇。
硅蚀刻液含有的水溶性有机溶剂可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
水溶性有机溶剂的含量相对于硅蚀刻液总量优选为1～10质量％，更优选为3～10质量％，进一步优选为3～7质量％。
如果水溶性有机溶剂的含量为上述优选的下限值以上，则可以进一步抑制(A)成分的析出。
如果水溶性有机溶剂的含量为上述优选的上限值以下，则能够进一步降低对基板(硅基板等)或蚀刻掩模的损伤。
《(C)成分以外的表面活性剂》
本实施方式的硅蚀刻液还可以包含(C)成分以外的表面活性剂。作为(C)成分以外的表面活性剂，可以例举HLB值小于12或超过15的非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂。
·HLB值小于12或超过15的非离子表面活性剂
作为HLB值小于12或超过15的非离子表面活性剂，具体而言，可以例举聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯烷基苯基醚、聚氧化乙烯脂肪酸酯、聚氧化乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、油酸三乙醇胺、苄基苯基醚表面活性剂等。
·阴离子表面活性剂
作为阴离子表面活性剂没有特别限定，可以使用具有阴离子性基团的以往公知的表面活性剂。作为这样的阴离子表面活性剂，例如，可以例举具有羧酸基、磺酸基或磷酸基作为阴离子性基团的表面活性剂。
作为阴离子表面活性剂，具体而言，可以例举具有碳原子数为8～20的烷基的高级脂肪酸、高级烷基硫酸盐、高级烷基磺酸、高级烷基芳基磺酸、具有磺酸基的其它表面活性剂、或高级醇磷酸酯、或这些的盐等。在此，上述阴离子表面活性剂所具有的烷基可以是直链状或支链状的任一种，也可以在支链中介有亚苯基或氧原子等，也可以是烷基所具有的氢原子的一部分被羟基或羧基取代。
作为上述高级脂肪酸的具体例，可以例举十二烷酸、十四烷酸、硬脂酸等，作为高级烷基硫酸酯的具体例，可以例举癸基硫酸酯、十二烷基硫酸酯。此外，作为上述高级烷基磺酸的例子，可以例举癸烷磺酸、十二烷磺酸、十四烷磺酸、十五烷磺酸、硬脂酸磺酸等。
作为上述高级烷基芳基磺酸的具体例，可以例举十二烷基苯磺酸、癸基萘磺酸等。
作为具有磺酸基的其它表面活性剂，可以例举十二烷基二苯醚二磺酸等烷基二苯醚二磺酸；磺基琥珀酸二辛酯等磺基琥珀酸二烷基酯等。
作为高级醇磷酸酯的例子，可以例举棕榈酸磷酸酯、蓖麻油烷基磷酸酯、椰子油烷基磷酸酯等。
·阳离子表面活性剂
作为阳离子表面活性剂，具体而言，可以例举季铵盐、烷基胺盐等。
·两性表面活性剂
作为两性表面活性剂，具体而言，可以例举甜菜碱型表面活性剂、氨基酸型表面活性剂、咪唑啉型表面活性剂、氧化胺型表面活性剂等。
上述(C)成分以外的表面活性剂可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
(C)成分以外的表面活性剂的含量没有特别限定，例如为1～10000质量ppm。
本实施方式的硅蚀刻液用于对包含硅的被处理体进行蚀刻处理。作为被处理体，具体而言，除了硅(Si)基板之外，还可以例举作为硅合金的硅锗(SiGe)基板等。
此外，如果以硅(Si)基板为例进行说明，则也可以是在表面形成自然氧化膜、热氧化膜以及气相合成膜(CVD膜等)等氧化硅膜的基板。
该基板的用途没有特别限定，可以是用于半导体晶圆、光掩模用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(FieldEmission Display：场发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、磁光盘用基板等用途的各种基板。其中，作为该基板，优选为用于制作半导体器件的基板。
该基板的大小、厚度、形状、层结构等没有特别限制，可以根据目的适当选择。
以上说明的本实施方式的硅蚀刻液含有：(A)成分：特定的季铵碱；(C)成分：HLB值为12以上15以下的非离子表面活性剂。通过上述的(A)成分与(C)成分的组合，能够抑制蚀刻后的基板表面的粗糙度的增大。其理由尚未确定，但由于(A)成分具有多个1价烃基，该烃基的碳原子的合计为10以上，因此具有适度的碱性。此外，由于(C)成分是特定的范围的HLB，因此能够提高与基板(硅基板等)表面的吸附稳定性。因此推测，通过并用(A)成分与(C)成分，能够对基板表面均匀地进行蚀刻处理。
(硅蚀刻方法)
本发明的第2方案是使用上述第1方案的硅蚀刻液对硅基板进行蚀刻处理的硅蚀刻方法。
另外，该硅基板是指包含硅的基板，也包括硅锗(SiGe)基板等。
此外，也可以是在表面形成自然氧化膜、热氧化膜以及气相合成膜(CVD膜等)等氧化硅膜的基板。
[蚀刻处理]
作为对硅基板进行蚀刻处理的方法，可以例举喷涂法、浸渍法(dip method)、盛液法(搅动(puddle)法)等。
喷涂法是使硅基板向规定的方向输送或旋转，在该空间喷射上述第1方案的硅蚀刻液，使该硅蚀刻液与硅基板接触的方法。此外，也可以根据需要在使用旋转涂布机使基板旋转的同时喷涂该硅蚀刻液。
浸渍法(dip method)是将硅基板浸渍在上述第1方案的硅蚀刻液中，使该硅蚀刻液与硅基板接触的方法。
盛液法(搅动(puddle)法)是通过表面张力将上述第1方案的硅蚀刻液承载于硅基板并静止一定时间的方法。
可以根据硅基板的结构、材质等适当地选择上述各种蚀刻处理的方法。在喷涂法或盛液法(搅动(puddle)法)的情况下，上述第1方案的硅蚀刻液向硅基板的供给量只要是硅基板中的被处理面被该硅蚀刻液充分润湿的量即可。
在上述蚀刻处理中，在进行对硅基板的微细加工的情况下，通常在由蚀刻掩模覆盖不应被蚀刻的部位的基础上使硅基板与硅蚀刻液接触。在此，蚀刻掩模例如可以例举自然氧化膜、热氧化膜以及气相合成膜(CVD膜等)等氧化硅膜。
进行蚀刻处理的温度没有特别限定，例如为25℃～70℃。
进行蚀刻处理的时间没有特别限定，可以根据硅基板的结构、材质、蚀刻处理条件进行适当选择。
在本实施方式的硅蚀刻方法中，上述第1方案的硅蚀刻液((A)成分)相对于硅基板的溶解速度根据硅基板的面取向而不同，在具有各向异性的同时进行蚀刻。
在本实施方式的硅蚀刻方法中，除了上述的蚀刻处理之外，还可以含有清洗工序、漂洗工序、干燥工序。清洗工序以及漂洗工序可以在上述蚀刻处理前或蚀刻处理后进行，也可以在上述蚀刻处理前以及蚀刻处理后进行。干燥工序可以在清洗工序以及漂洗工序的任一工序后或这两个工序后进行。
《清洗工序》
清洗工序是预先将硅基板的表面清洗的工序。
清洗方法没有特别限定，例如作为半导体基板的清洗方法，可以例举公知的RCA清洗法等。在该RCA清洗法中，首先，将基板浸渍在包含过氧化氢与氢氧化铵的溶液中，从基板去除微粒以及有机物。接着，将基板浸渍在氢氟酸水溶液中，去除基板表面的自然氧化膜。然后，将基板浸渍在包含过氧化氢与稀盐酸的溶液的酸性溶液中，去除在上述过氧化氢与氢氧化铵的混合溶液中不溶的碱离子和金属杂质。
《漂洗工序》
漂洗工序是用后述的漂洗液漂洗硅基板的表面的工序。漂洗的方法没有特别限定，在半导体制造工序中，可以采用一般用于基板的清洗的方法。作为这样的方法，例如，可以例举将基板浸渍于漂洗液的方法、使漂洗液的蒸气与基板接触的方法、使基板旋转的同时向基板供给漂洗液的方法等。其中，作为漂洗方法，优选使基板旋转的同时向基板供给漂洗液的方法。在上述方法中，作为旋转的转速，例如可例示100rpm以上5000rpm以下。
·漂洗液
作为在漂洗工序中使用的漂洗液，没有特别限定，可以使用一般用于半导体基板的漂洗工序的漂洗液。作为漂洗液，例如可以例举含有有机溶剂的漂洗液。作为有机溶剂，可以例举烃类、酯类、醚类、酮类、含卤素溶剂、亚砜类溶剂、醇类、多元醇的衍生物、含氮化合物溶剂等。
漂洗液也可以代替上述有机溶剂而含有水，或者同时含有有机溶剂和水。
漂洗液也可以含有公知的添加物等。作为公知的添加剂，例如可以例举氟类表面活性剂或聚硅氧烷类表面活性剂。
作为氟类表面活性剂的具体例，可以例举BM-1000、BM-1100(均为BM化学公司制)、MEGAFAC F142D、MEGAFAC F172、MEGAFAC F173、MEGAFAC F183(均为大日本油墨化学工业公司制)、Fluorad FC-135、Fluorad FC-170C、Fluorad FC-430、Fluorad FC-431(均为住友3M公司制)、Surflon S-112、Surflon S-113、Surflon S-131、Surflon S-141、Surflon S-145(均为旭硝子公司制)、SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(均为东丽有机硅公司制)等市售的氟类表面活性剂，但不限定于这些。
作为有机硅类表面活性剂，作为具体例，能够优选地使用未改性有机硅类表面活性剂、聚醚改性有机硅类表面活性剂、聚酯改性有机硅类表面活性剂、烷基改性有机硅类表面活性剂、芳烷基改性有机硅类表面活性剂及反应性有机硅类表面活性剂等。
作为有机硅类表面活性剂能够使用市售的有机硅类表面活性剂。作为市售的聚硅氧烷类表面活性剂的具体例，能够例举Paintad M(东丽道康宁公司制)、特皮卡(トピカ)K1000、特皮卡K2000、特皮卡K5000(均为高千穗产业公司制)、XL-121(聚醚改性聚硅氧烷系表面活性剂，科莱恩公司制)、BYK-310(聚酯改性聚硅氧烷系表面活性剂，毕克化学公司制)等。
《干燥工序》
干燥工序是使硅基板干燥的工序。通过进行干燥工序，能够高效地去除漂洗工序后残留在硅基板的漂洗液。
对于硅基板的干燥方法没有特别限定，可以使用旋转干燥、加热干燥、暖风干燥、真空干燥等公知的方法。例如，优选地例示有在惰性气体(氮气等)吹气下的旋转干燥。
根据以上说明的本实施方式的硅蚀刻方法，能够抑制蚀刻后的基板表面的粗糙度的增大。
(硅鳍片结构体的制造方法)
本发明的第3方案是一种硅鳍片结构体的制造方法，使用所述第1方案的硅蚀刻液制造硅鳍片结构体。
作为本实施方式的硅鳍片结构体的制造方法，可以例举具有使用上述第1方案的硅蚀刻液对硅基板进行蚀刻处理的工序的制造方法。如上所述，通过该工序，能够在具有各向异性的同时进行蚀刻，因此能够制造鳍片型的结构体(硅鳍片结构体)。
作为硅鳍片结构体，具体而言，可以例举鳍片型结构的硅基板(硅鳍片基板)。
作为本实施方式的硅鳍片结构体的制造方法，具体而言，可以例举下述方法。
(i)首先，在硅基板表面形成蚀刻掩模。在此，蚀刻掩模是指例如可以例举自然氧化膜、热氧化膜以及气相合成膜(CVD膜等)等的氧化硅膜。
(ii)接着，在该蚀刻掩模的表面使用公知的抗蚀剂组合物形成抗蚀剂膜。然后，对抗蚀剂膜依次实施曝光处理、显影处理、烘烤处理(后烘烤)等，从而形成抗蚀剂图案。
(iii)接着，例如使用反应性离子蚀刻(RIE)法等干式蚀刻法，将抗蚀剂图案转印到蚀刻掩模。然后，去除全部的抗蚀剂膜。由此，可以得到一部分被蚀刻掩模覆盖，一部分有硅基板的表面露出的硅基板。
(iv)之后，通过上述第2方案的硅蚀刻方法得到硅鳍片基板。
此外，作为硅鳍片结构体的其它制造方法，可以例举下述方法。
进行上述的(i)、(ii)的工序，在(iii)的工序中，使用干式蚀刻法形成表面粗糙的硅鳍片结构体。然后，通过上述的第2方案的硅蚀刻方法，进行使得表面粗糙的硅鳍片结构体的表面的龟裂消失的程度的蚀刻(修整)处理，由此也能够得到表面的粗糙度降低的硅鳍片结构体。由此，即使是鳍片厚度较薄的硅鳍片结构体也能够进行制作。
根据本实施方式的硅鳍片结构体的制造方法，能够制造表面的粗糙度降低的硅鳍片结构体。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行进一步详细的说明，但本发明不受这些例子限定。
<硅蚀刻液的制备>
将表1以及表2所示的各成分与水(约98质量％)混合，制备各例的硅蚀刻液。另外，由表1以及2所示的各成分与水构成硅蚀剂液总量100质量％。
【表1】
Figure BDA0002553413440000161
【表2】
Figure BDA0002553413440000171
表1中，各缩写分别具有以下的意思。
TBAH：四丁基氢氧化铵
TPAH：四丙基氢氧化铵
TMAH：四甲基氢氧化铵
Al-1：2-羟乙基三甲基氢氧化铵(胆碱)
Al-2：双(2-羟乙基)二甲基氢氧化铵
Al-3：三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵
(C)-1：以下述式(C1-1)表示的化合物(商品名：TDK9，东联化学公司制造)
(C)-2：以下述式(C1-2)表示的化合物(商品名：TDK12，东联化学公司制造)
(C)-3：以下述式(C1-3)表示的HLB值12.6的化合物(商品名：Triton(注册商标)CF10，陶氏化学公司制造)
(C)-4：以下述式(C1-4)表示的化合物(商品名：SINOPOL 1109，中日合成(台湾)公司制造)
(C)-5：以下述式(C1-5)表示的化合物(商品名：SOFTANOL(注册商标)，日本触媒公司制造)
【化6】
Figure BDA0002553413440000181
[式中，X01为9。]
【化7】
Figure BDA0002553413440000182
[式中，X01为12。]
【化8】
Figure BDA0002553413440000183
【化9】
Figure BDA0002553413440000184
[式中，m03为11。X03为9。]
【化10】
Figure BDA0002553413440000185
[式中，m04+n04为9～11。X04为9。]
Su-1：以下述式(Su-1)表示的化合物(商品名：TDK40，东联化学公司制造)
Su-2：HLB值10.6的非离子表面活性剂(商品名：Triton(注册商标)DF12，陶氏化学公司制造)
Su-3：苄基十二烷基二甲基氯化铵
Su-4：以下述式(Su-4)表示的化合物(商品名：Pionin MA-1600，竹本油脂公司制)
【化11】
Figure BDA0002553413440000191
[式中，X01为40。]
【化12】
Figure BDA0002553413440000192
[表面粗糙度的评价]
·关于被处理体
被处理体是单晶硅(100)(有时简称为硅(100))的晶圆。将该硅(100)晶圆切割成2×2cm的尺寸使用。
该硅(100)晶圆在即将进行蚀刻处理前，在常温下浸渍于0.5％氢氟酸水溶液中1.5分钟，然后，通过超纯水实施漂洗，进行干燥。
通过该氢氟酸水溶液处理，去除在硅(100)晶圆的表面生成的硅自然氧化膜后进行处理。
·评价方法
将各例的硅蚀刻液放入聚乙烯制的容器中，将该容器浸于热水浴中，将硅蚀刻液的温度加热至40℃。将上述硅(100)晶圆在该40℃的硅蚀刻液中浸渍3分钟，进行蚀刻处理。接着，取出硅(100)晶圆，进行利用超纯水的漂洗以及干燥。通过AFM(原子力显微镜：Bruker公司制造的Dimension Icon)观察进行了蚀刻处理的硅(100)晶圆的已蚀刻的部分的表面，求出每1μm见方的均方根粗糙度(表面粗糙度)Rq(nm)。将其结果用以下的基准进行评价，示出在表3以及表4。
另外，进行蚀刻处理前的硅(100)晶圆的表面粗糙度为0.22nm。
(表面粗糙度的评价)
A：小于0.35nm
B：0.35nm以上小于0.40nm
C：0.40nm以上小于0.45nm
D：0.45nm以上
【表3】
表面粗糙度
实施例1 A
实施例2 C
实施例3 B
实施例4 A
实施例5 B
实施例6 A
【表4】
表面粗糙度
比较例1 D
比较例2 D
比较例3 D
比较例4 D
比较例5 D
比较例6 D
比较例7 D
比较例8 D
比较例9 D
根据表3以及表4的结果可以确认，实施例1～6的硅蚀刻液与比较例1～9的硅蚀刻液相比，能够抑制蚀刻后的基板表面的粗糙度增大。

Claims (5)

1.一种硅蚀刻液，其特征在于，含有：(A)成分：以下述通式(A-1)表示的季铵碱；(C)成分：非离子表面活性剂，
所述(C)成分的HLB值为12以上15以下，
所述(C)成分为以下述通式(C-1)表示的化合物，
【化1】
Figure FDA0004045205530000011
式中，R1～R4分别独立地为1价烃基，其中，R1～R4所含的碳原子的合计为10以上，
【化2】
Figure FDA0004045205530000012
式中，R5是氢原子或可以具有取代基的1价烃基，R6是可具有取代基的1价烃基，x是1～20的整数。
2.如权利要求1所述的硅蚀刻液，其特征在于，在所述通式(C-1)中，R6在其结构中具有叔碳原子或季碳原子。
3.如权利要求1或2所述的硅蚀刻液，其特征在于，所述(C)成分的HLB值为12.5以上14以下。
4.一种硅蚀刻方法，其特征在于，使用权利要求1～3中任一项所述的硅蚀刻液对硅基板进行蚀刻处理。
5.一种硅鳍片结构体的制造方法，其特征在于，使用权利要求1～3中任一项所述的硅蚀刻液制造硅鳍片结构体。
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