[發明專利]一種TMAH蝕刻液的制備蝕刻方法

在審

• 申請號: 202010621821.2
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111876157A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 喬正收;王金城
• 申請（專利權）人: 鎮江潤晶高純化工科技股份有限公司
• 主分類號: C09K13/00
• 分類號: C09K13/00;C09K13/08;H01L21/306;H01L21/02
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 陳月婷

本發明提供了一種TMAH蝕刻液的制備蝕刻方法。所述的蝕刻液為組合物,包括四甲基氫氧化銨、醇類和水。所述的蝕刻對象為單晶硅。所述的蝕刻方法首先將單晶硅片上待蝕刻圖形表面的氧化硅腐蝕干凈,之后將單晶硅片浸入加熱后的TMAH硅蝕刻液中完成蝕刻。通過本發明的TMAH蝕刻液及蝕刻方法獲得硅片無表面金字塔、橘皮效應等缺陷。本發明的TMAH單晶硅蝕刻液應用在MEMS微加工工藝中，蝕刻后硅片無表面金字塔、橘皮效應，滿足了半導體客戶的需求。本發明的蝕刻液改變了對單晶硅的傳統濕法蝕刻特性,具有操作簡單、可精確控制蝕刻深度、重復性強、低毒性低污染、易于實現批量化的優點。

技術領域

本發明涉及TMAH蝕刻液領域，具體為一種TMAH蝕刻液的制備蝕刻方法。

背景技術

最近這幾年來，電子技術得到了空前的發展。隨著市場經濟中對于半導體器件與大量的集成電路的需求數量的不斷增多，這也就要求了其性能性與可靠性的標準需要及時提升。

MEMS是繼微電子技術之后發展起來的又一代新興技術,它在許多方面具有傳統機電技術所不具備的優勢包括體積和能耗大大減小、可實現許多全新的功能、可實現大批量和高精度生產、單件成本低、可擴展性好等。MEMS 技術涉及多個學科,其發展將有力地帶動這些領域以及相關高技術產業的發展因此國外科技界與工業界普遍認為微機械工程將形成21世紀的一門新興產業。

MEMS加工技術主要有從半導體加工工藝中發展起來的硅平面工藝和體硅工藝。20世紀80年中期,利用X射線光刻、電鑄及注塑的(LIGALithograph Galvanformung undAbformug)技術誕生形成了MEMS加工的另一個體系。總的說來MEMS工藝是在傳統的微電子加工工藝基礎上發展起來的,后又發展了一些適合制作微機械的獨特技術這些獨特技術和常規集成電路工藝相結合實現了MEMS。

在MEMS微加工工藝中,蝕刻是不可或缺的環節。蝕刻技術包括干法蝕刻和濕法蝕刻兩種類型,對于濕法蝕刻而言理論上PH值超過12的堿性溶液都可以作為蝕刻液。但是綜合考慮到各向異性蝕刻的要求如對硅具有較高的蝕刻速率、良好的晶向依賴性、光滑的蝕刻表面、低毒易控制對CMOs的工藝兼容性等等。在MEMS工藝中,常用的是(KOH fu TMAHTetramet hyl AmmoniumHydroxide),由于KOH會對硅片和凈化室環境造成污染,一般會將KOH 的蝕刻過程移到最后一步工序或者用TMAH取代KOHl。因此,TMAH蝕刻硅是 MEMS工藝中的重要技術。但TMAH在蝕刻過程中會形成表面小丘,影響表面光滑性因此本項目重點研究了MEMS工藝中的TMAH濕法蝕刻獲得光滑蝕刻表面的工藝。各向異性腐蝕是硅微機械加工技術的重要手段,目前已得到廣泛應用的硅各向異性腐蝕液有氫氧化鉀水溶液和鄰苯二酚乙二胺的水溶液EPW等,后者腐蝕過程的可控性較差,且毒性也大,因此近年來使用越來越少而KOH水溶液有毒性小、表面質量好和腐蝕速率容易控制的優點,因此應用最為廣泛但 KOH引起離子沾污的可能性較大,與MOS集成電路工藝的相容性差,因此在應用上也受到一定的限制。四甲基氫氧化銨TMAH是一種具有優良的蝕刻性能的各向異性蝕刻液,選擇性好,低毒性低污染,最重要的是TMAH與互補金屬氧化物半導體(CMOS,Complementary Metal OxideSemiconductor)工藝相兼容,符合片上系統(soC,System On A Chip)的發展趨勢。

發明內容

本發明的目的在于：為了解決上述的問題，提供一種TMAH蝕刻液的制備蝕刻方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種TMAH蝕刻液制備蝕刻方法，其特征在于，包括以下步驟:

(a)稱取一定量的TMAH溶液盛放至聚四氟乙烯桶中，然后加入一定量的醇類, 攪拌均勻后成為TMAH+醇溶液，然后置于水浴中,并將TMAH+醇溶液加熱至一定溫度并保持。

(b)用HDPE稱量瓶稱取一定量的氫氟酸；

(c)稱取超純水并盛放至開口的聚四氟乙烯桶中