一种高性能氧化硅蚀刻液的制作方法

本发明属于蚀刻液，具体涉及一种高性能氧化硅蚀刻液。

背景技术：

1、由于碳化硅第三代半导体具有宽禁带宽度、高临界击穿电场强度、高热导率、化学稳定性强等优点，用其制造的功率器件具有高耐压特性、高频率操作能力、高温工作能力等优点，被广泛用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等。在碳化硅衬底的功率半导体制造工艺中，一般先在碳化硅表面沉积一层氧化硅，后涂敷一层光刻胶，利用特定形状的光掩膜版进行曝光、显影形成图案。最后利用湿法蚀刻将未被光刻胶覆盖保护下的氧化硅介质层蚀刻完全形成凹槽。由于蚀刻液的各向同性，蚀刻液会对光刻胶保护下的氧化硅介质层有侧向蚀刻作用，与硅衬底功率器件不同，光刻胶下氧化硅介质的侧向蚀刻角度要求低于45度，否则会影响后续工艺的良率。为了提高工艺的良率，需要蚀刻液对于未被光刻胶覆盖的氧化硅介质腐蚀完全且光刻胶覆盖下的氧化硅介质的侧向蚀刻要小于45度。

2、氧化硅介质层的湿法蚀刻一般利用缓冲氧化物蚀刻液来完成，但是仅用缓冲氧化物蚀刻液由于其表面张力大、对于碳化硅的浸润性差而难以将凹槽内的氧化硅介质层蚀刻完全。更为重要的是，缓冲氧化物蚀刻液对于光刻胶保护下的氧化硅侧向蚀刻角度一般大于50度而难以满足后续工艺的要求。

技术实现思路

1、本发明提供一种高性能氧化硅蚀刻液，对于碳化硅的浸润性好，可以将凹槽内的氧化硅介质蚀刻完全，并且对于光刻胶保护下的氧化硅介质侧向蚀刻角度小于45度。

2、本发明的技术方案是，一种高性能氧化硅蚀刻液，蚀刻液的组成按质量百分数计，包括以下成分：5-9%的氢氟酸、30-38%的氟化铵、0.02-0.2%的添加剂，余量为超纯水；其中添加剂为苯胺类小分子与烷基糖苷类大分子的混合物。

3、进一步地，苯胺类小分子与烷基糖苷类大分子的质量比为90-95：5-10。

4、进一步地，所述苯胺类的芳香胺小分子为苯胺、邻甲苯胺、间甲苯胺、对甲苯胺、对乙基苯胺、2，4，5-三甲基苯胺、3-异丙基苯胺、对甲氧基苯胺、4-甲氧基间苯二胺等的一种或几种组合；优选对乙基苯胺。

5、进一步地，所述烷基糖苷中的烷基碳数为8-12的直链醇一种或几种组合；优选烷基碳数为9的烷基糖苷。

6、进一步地，所述蚀刻液中氢氟酸的质量分数为5~9%。

7、进一步地，所述蚀刻液中氢氟酸的质量分数为7.80%。

8、进一步地，所述蚀刻液中氟化铵的质量分数为30~38%。

9、进一步地，所述蚀刻液中氟化铵的质量分数为36.40%。

10、本发明还涉及所述蚀刻液在氧化硅介质深沟槽蚀刻中的应用。

11、本发明具有以下有益效果：

12、1、在本发明中采用苯胺类小分子和大分子的烷基糖苷类表面活性剂复配使用，在蚀刻液中溶解度高且两者之间的配伍性好，两种添加剂的复配使用，蚀刻液的表面张力低且对于碳化硅表面浸润性良好，在蚀刻氧化硅凹槽及深孔方面表现优异，可以将沉积在凹槽或者深孔内的氧化硅介质蚀刻完全无残留。

13、2、由于苯胺与光刻胶存在π-π共轭效应，烷基糖苷与光刻胶存在氢键相互作用且表面活性较高，苯胺类小分子添加剂与大分子的烷基糖苷表面活性剂协同使用，可以显著降低光刻胶下的氧化硅与光刻胶侧向蚀刻角度，满足后续工艺生产的需求。

技术特征：

1.一种高性能氧化硅蚀刻液，其特征在于：蚀刻液按质量百分数计，包括以下成分：5-9%的氢氟酸、30-38%的氟化铵、0.02-0.2%的活性剂，余量为超纯水；活性剂为苯胺类有机胺小分子与烷基糖苷类大分子的混合物。

2.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于：所述苯胺类小分子与烷基糖苷的质量比为90-95：5-10。

3.根据权利要求1或2所述的蚀刻液，其特征在于：所述苯胺类的小分子为苯胺、邻甲苯胺、间甲苯胺、对甲苯胺、对乙基苯胺、2，4，5-三甲基苯胺、3-异丙基苯胺、对甲氧基苯胺、4-甲氧基间苯二胺的一种或几种组合；优选对乙基苯胺。

4.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于：所述烷基糖苷中的烷基碳数为8-12的直链醇一种或几种组合；优选烷基碳数为9的烷基糖苷。

5.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于：所述蚀刻液中氢氟酸的质量分数为5~9%。

6.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于：所述蚀刻液中氢氟酸的质量分数为7.80%。

7.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于：所述蚀刻液中氟化铵的质量分数为30~38%。

8.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于：所述蚀刻液中氟化铵的质量分数为36.40%。

9.权利要求1~8任意一项所述蚀刻液在氧化硅凹槽结构蚀刻中的应用。

技术总结本发明提供了一种高性能氧化硅蚀刻液，该蚀刻液按质量百分数计，包括以下成分：5‑9%的氢氟酸、30‑38%的氟化铵、0.02‑0.2%的活性剂，余量为超纯水；其中添加剂为苯胺类小分子与烷基糖苷类大分子的混合物。通过苯胺类小分子与高表面活性烷基糖苷大分子的复配使用，蚀刻液的表面张力低，将凹槽内的氧化硅蚀刻完全且无残留，对碳化硅的浸润性好且损伤性低，碳化硅蚀刻后粗糙度低于0.1nm。更重要的是，该蚀刻液对于光刻胶覆盖下氧化硅侧向蚀刻后角度低于45度，同时光刻胶未出现剥离，可以有效提高器件生产的良率。技术研发人员：李少平,武昊冉,张庭,贺兆波,李金航,许真,叶瑞,董攀飞,杨翠翠,蒲帅,陈麒受保护的技术使用者：湖北兴福电子材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/12