[发明专利]一种高蚀刻速率与选择比的铝蚀刻液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高蚀刻速率与选择比的铝蚀刻液及其制备方法。该铝蚀刻液由磷酸、硝酸、醋酸、盐酸和去离子水组成，在该蚀刻液中，由硝酸和盐酸反应形成的氯化亚硝酰具有更强的氧化性能，使其对金属铝具有高效的蚀刻速率，同时对硅基底表面的氮化钛等金属阻挡层具有极低的蚀刻影响，形成高蚀刻选择比。在制备过程中，通过控制各组分的添加量和顺序，以质量配比先加入磷酸、硝酸、醋酸和去离子水，搅拌均匀后再加入盐酸，能最大化的产生强氧化物质氯化亚硝酰，从而提高铝蚀刻液的蚀刻速率。本发明中的铝蚀刻液能极大的缩短铝蚀刻工艺时间，并满足高选择比的要求。

技术领域

本发明涉及化学蚀刻与半导体的交叉技术领域，具体涉及一种高蚀刻速率与选择比的铝蚀刻液及其制备作为电子级化学品在芯片、面板等的金属蚀刻。

背景技术

近些年，由于半导体和显示面板等行业的迅猛发展，对电子化学品不仅具有量的旺盛需求，而且对质的要求也越来越高。蚀刻技术作为半导体、显示面板等必不可少的工艺环节，也在不断地发展进步。其中湿法刻蚀作为最有效、最稳定和最广泛的蚀刻技术被行业长期使用。金属铝具有优异的电导性，廉价、硅基底上良好的附着性等较佳的综合性能而被作为金属互联线。因此，目前的蚀刻大多都是围绕铝或铝合金而展开。由于金属铝在硅基底表面容易扩散，半导体等行业往往会在铝与硅基底之间沉积一层阻挡层金属，如氮化钛，既能有效的阻挡铝向硅片的扩散，又具有与硅基底良好结合的属性。在蚀刻的过程中，人们往往希望蚀刻液对铝有较快速的蚀刻，这样可以节省工艺时间，同时又期待阻挡层金属尽量不被蚀刻掉，铝的蚀刻速率与阻挡层金属或基底的蚀刻速率比值就被称作蚀刻选择比，这个比值越高越利于提升产品的良品率。

基于行业对金属铝蚀刻的品质要求，目前行业内面临蚀刻液的蚀刻速率瓶颈，如何提高对金属铝的蚀刻速率，同时又不加剧氮化钛等金属阻挡层的蚀刻，成为本领域亟待突破的方向。在保持蚀刻稳定性、均匀性和蚀刻寿命的条件下，对金属铝的蚀刻越快速，蚀刻选择比越高的铝蚀刻液，越能够缩短缩短周期，提升良品率，从而节省半导体的生产成本。开发这样优异性能的铝蚀刻液就显得极为迫切，也极具有广阔的市场。本发明通过使用磷酸，硝酸，醋酸体系，引入不具备氧化性的盐酸，与硝酸发生反应，生成氧化性较强的氯化亚硝酰(NOCl)从而较大幅度提升铝蚀刻液的蚀刻速率及选择比。

发明内容

有鉴于此，本发明目的之一在于提供了一种高蚀刻速率与选择比的铝蚀刻液。

本发明目的之二在于提供了一种高蚀刻速率与选择比铝蚀刻液的制备方法。

为实现上述目的，本发明技术方案提供一种高蚀刻速率与选择比的铝蚀刻液，所述的铝蚀刻液由磷酸、硝酸、醋酸、盐酸和去离子水组成。

其中，所述的磷酸为浓磷酸，其重量含量为85-86％；所述的硝酸为浓硝酸，其重量含量为68-72％；所述的醋酸为浓醋酸，其重量含量为99-99.8％；所述的盐酸为浓盐酸，其重量含量为36.5-37.5％；所述的去离子水，金属离子含量低于0.15ppb。

进一步优选方案为所述的磷酸为浓磷酸，其重量含量为85.7％；所述的硝酸为浓硝酸，其重量含量为70.2％；所述的醋酸为浓醋酸，其重量含量为99.5％；所述的盐酸为浓盐酸，其重量含量为37.0％；所述的去离子水，金属离子含量低于0.1ppb。

其中，所述蚀刻液中磷酸的质量分数在65％-85％；硝酸的质量分数在1％-7％；醋酸的质量分数在1％-10％；盐酸的质量分数在0.5％-7％；去离子水的质量分数为余量。

本发明的技术方案中，利用了蚀刻液中盐酸与硝酸会发生反应

HNO3+3HCl＝NOCl+Cl2+2H2O，生成少量的氯化亚硝酰，具有更强的氧化性；溶液中产生的氯离子具有优异的配位络合能力，与磷酸根联合，加强对铝离子的络合。

本发明技术方案还提供一种高蚀刻速率与选择比的铝蚀刻液制备方法，制备方法包括以下步骤：