[發明專利]一種側蝕量可控的鍺蝕刻液

有效

• 申請號: 202111503295.0
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114351143B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 尹印;陳小超;萬楊陽;賀兆波;張庭;余迪;彭浩;馮凱;王書萍
• 申請（專利權）人: 湖北興福電子材料股份有限公司
• 主分類號: C23F1/14
• 分類號: C23F1/14;C23F1/30
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明屬于電子化學品領域，具體涉及一種側蝕量可控的鍺蝕刻液及其制備方法。所述蝕刻液主要用于蝕刻晶圓上的鍺膜層，并控制光阻結構下方的側蝕量，組成包括氧化劑、氟離子源、粘度調節劑、pH調節劑和高純水。氧化劑將鍺氧化，且不損傷硅襯底；氟離子源主要起到絡合溶解鍺的氧化物的作用；粘度調節劑用于控制蝕刻液粘度，改善側向鉆蝕能力；鍺膜層上方光阻對pH值非常敏感，pH調節劑可以避免pH過低時導致光阻剝離。

技術領域

本發明屬于電子化學品領域，具體涉及一種側蝕量可控的鍺蝕刻液及其蝕刻方法。

背景技術

六十年代以前，鍺作為重要的半導體材料而被大量使用，隨后由于硅材料的崛起，鍺在半導體領域的用量大幅減少，然而其在紅外、光纖、催化劑等領域的開發應用一直在持續。近年來，無線能量傳輸技術發展迅速，受到了業界越來越多的關注。對于微波無線能量傳輸系統的應用，鍺肖特基二極管作為整流電路的核心元件表現出極為優異的性能。鍺的空穴遷移率和電子遷移率都顯著高于硅材料，因此鍺晶體管的運行速度遠高于硅晶體管。鍺襯底的蝕刻可以采用干法蝕刻和濕法蝕刻，前者成本較高而且容易引入離子損傷導致缺陷；后者優勢在于成本低，且濕法蝕刻具有較高的選擇性。

發明內容

本發明針對現有半導體集成電路工藝中對鍺的濕法蝕刻側蝕量難以的控制問題，目的在于提供一種側蝕量可控的鍺蝕刻液配方及其使用方法。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種側蝕量可控的鍺蝕刻液，鍺蝕刻后能實現側蝕量的控制，蝕刻液主要成分包括1～15wt％的氧化劑、1～5wt％的氟離子源、0.1～1.0wt％的粘度調節劑、調節pH值至6～7的pH調節劑和余量的高純水。

上述方案中所述的側蝕量可控的鍺蝕刻液，其特征在于：所述氧化劑為n-氧化吡啶、過氧乙酸、雙氧水、硝酸、苯醌、蒽醌中的至少一種，氧化劑在蝕刻過程中將鍺氧化。

上述方案中所述的側蝕量可控的鍺蝕刻液，其特征在于：所述氟離子源為氟化銨、氟化氫銨、氟硼酸、氟硼酸鹽、氟硅酸、氟硅酸鹽、三乙胺三氫氟酸、吡啶氫氟酸鹽、四丁基氟化銨等化合物中的至少一種。氟離子源在蝕刻過程中起到絡合去除鍺的氧化物的作用。

上述方案中所述的側蝕量可控的鍺蝕刻液，其特征在于：所述的粘度調節劑為改性烷基二乙醇酰胺、改性聚丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽等物質中的至少一種。粘度調節劑主要起到控制蝕刻液粘度，改善側向鉆蝕能力作用。

上述方案中所述的側蝕量可控的鍺蝕刻液，其特征在于：所述改性烷基二乙醇酰胺是指在烷基二乙醇酰胺鏈上引入聚琥珀酰亞胺聚合物，所述烷基二乙醇酰胺選自椰油酸二乙醇酰胺、月桂酸二乙醇酰胺中的一種；所述改性聚丙烯酰胺是指在聚丙烯酰胺長鏈上引入十二烷基硼酸二乙醇胺酯基團的化合物。

上述方案中所述的側蝕量可控的鍺蝕刻液，其特征在于：所述pH調節劑為氨乙基丙二醇、咪唑、磷酸氫二鉀、磷酸氫二銨等物質中的一種，調整pH值為6～8。調節pH值可避免pH值較低時光阻剝離。

為實現上述發明目的，本發明采用的蝕刻方法包括以下步驟：

S1：配置權力要求1～5中任一種鍺蝕刻液，所述鍺蝕刻液包含氧化劑、氟離子源、粘度調節劑、pH調節劑和超純水，并將鍺蝕刻液導入槽式蝕刻機臺的化學品緩沖槽中，蝕刻液溫度控制在20℃～40℃；

S2：將5～15片半導體器件水平放入晶圓提籃，每片半導體器件上下間隔2cm，并通過卡扣固定，并將晶圓提籃浸入化學品緩沖槽的鍺蝕刻液中；

S3：化學品緩沖槽循環流量設置為5～15L/min，蝕刻時間10min，蝕刻完成后取出盛放半導體器件的晶圓提籃，放入熱快速干燥裝置中進行清洗干燥。