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新制备的缓冲氧化物蚀刻液兼具高润湿性和较小的表面张力
来源：浙江奥首材料科技有限公司 浏览 340 次 发布时间:2024-09-10
缓冲氧化物蚀刻液（BOE）通过去除或减薄半导体硅片薄膜未被光阻覆盖的氧化层部分而达到蚀刻的目的，常用于微结构制作和硅基发光器件中。
BOE蚀刻液通常以超纯水为溶剂，将一定浓度HF和NH4F按一定比例混合，得到所需配比的BOE蚀刻液。但上述制备方法得到的BOE蚀刻液表面张力很大，对半导体硅片蚀刻层的润湿性不能达到理想效果，导致光刻胶严重变形。现有技术中，常通过向蚀刻液中引入表面活性剂来提高蚀刻润湿性和均一性。但是由于BOE蚀刻液自身特性，表面活性剂在蚀刻液中的均匀分散存在困难，通常需要花费长时间的搅拌来保证表面活性剂均匀分散。
因此，如何获得兼具高润湿性和较小的表面张力的缓冲氧化物蚀刻液（BOE）成为亟需解决的问题。
针对目前BOE蚀刻液润湿性不理想的问题，提出一种高润湿性缓冲氧化物蚀刻液，该蚀刻液具有高润湿性和较小的表面张力，能实现微细加工和芯片制造中的图案和结构形成，解决现有蚀刻液蚀刻不均匀和蚀刻后图案变形问题。
一种高润湿性缓冲氧化物蚀刻液，包括重量配比如下的各组分：
氢氟酸530份；
含氟离子的多羟基烷基季铵盐110份；
光刻胶保护剂0.11份；
增溶剂15份；
超纯水2060份；
采用蚀刻液蚀刻晶圆表面氧化硅层的方法如下：
步骤1：将蚀刻液放置在40L的化学槽中，保持温度在25℃，将晶圆垂直放置在卡槽内，蚀刻液以4L/min的速度进行循环；
步骤2：待步骤1的蚀刻结束后，将晶圆放置在装满超纯水的化学槽中，所述化学槽中超纯水以4L/min的速度进行循环，放置5min后取出；
步骤3：用100L/min流量的高纯氮气吹扫晶圆表面13min，即完成晶圆表面氧化硅层的蚀刻处理。
性能测试1表面张力：
利用草莓视频性福宝测得表面张力数据。测试结果参见表5；
性能测试2润湿性和光刻胶变形情况：
在光学显微镜下观察形貌，通过蚀刻后形貌判断润湿性和光刻胶变形情况，若润湿性好，则孔隙中无SiO2
残留且光刻胶无变形脱落，反之则脱落严重。
性能测试3多羟基烷基季铵盐FTIR：
使用ATR附件，扫描背景去除杂峰后将取少量多羟基烷基季铵盐放在测试位置开始进行红外光谱扫描。在3300nm1附近的宽吸收峰可归属为羟基吸收峰，亚甲基的吸收峰分别位于2900nm1和1200~1400nm1附近，1100nm1处为CF的吸收峰区。
采用多羟基烷基季铵盐和茚类的光刻胶保护剂的组合，能够显著降低蚀刻液的表面张力，提高对基材的润湿性，在蚀刻过程中保护光刻胶的非正常形变与脱落。