CN110373719B - 一种高选择比的多晶硅蚀刻液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高选择比的多晶硅蚀刻液及其制备方法。该多晶硅蚀刻液由硝酸、硝酰类离子盐、有机碱氢氟酸盐、醋酸和去离子水组成。通过控制各组分的添加量和顺序，以质量配比先加入去离子水，硝酸和醋酸，搅拌均匀后再加入有机碱氢氟酸盐，最后加入硝酰类离子盐。在该蚀刻液中，硝酸为主氧化剂，硝酰类离子盐为助氧化剂，在酸性环境中分解产生硝酰离子，硝酰离子具有强氧化性，提高了其对多晶硅的氧化速率，有机碱氢氟酸盐缓慢释放氢氟酸，溶解氧化硅，由于有机碱基团的空间位阻，增大了氢氟酸的传质阻，降低了其对二氧化硅的腐蚀速率。本发明中的多晶硅蚀刻液能极大的满足工艺制程中高选择比的要求，同时也能保证该蚀刻液蚀刻速率的稳定性。

Description

一种高选择比的多晶硅蚀刻液及其制备方法
技术领域
本发明属于湿电子化学品和TFT显示制造交叉技术领域，具体涉及一种多晶硅选择性蚀刻液及其使用工艺。
背景技术
在TFT显示制造中，其主要结构由金属栅极层，栅极绝缘层(二氧化硅或者氮化硅)、有源层(非晶硅层和多晶硅层)、n+非晶硅层、源极、漏极、像素电极、氮化硅保护层组成。其中作为TFT的核心层有源层，由于多晶硅的载流子迁移率比非晶硅高，迁移率一般在200cm2.v.s-1，采用特殊技术可以得到迁移率为600cm2.v.s-1的P-Si-TFT。与非晶硅(a-Si)-TFT相比，分辨率高、响应速度快、功能更强大，成本更低。因此研究多晶硅TFT生产技术成为了行业的热点。多晶硅有源层利用光刻技术，确定多晶硅的“图形”，再利用湿法蚀刻技术将Poly层蚀刻干净、无残留，且尽可能的不蚀刻氧化硅栅极绝缘基底层。而现有的湿法蚀刻技术选择比低，造成基材二氧化硅层的过蚀刻，影响TFT的电学特性。
因此开发一种高选择比的多晶硅蚀刻液，加快多晶硅层的蚀刻速率，缩短工艺制程的时间，有效的节约了生产成本，且确保多晶硅层蚀刻无残留，降低了对基底二氧化硅层的破坏显得极为迫切。
发明内容
有鉴于此，本发明目的之一在于提供了一种高选择比的多晶硅蚀刻液。加快了多晶硅层的蚀刻速率，缩短了工艺时间，节约了成本；降低了对基底二氧化硅层的蚀刻速率，从而减少了对基底的破坏。
本发明目的之二在于提供了一种高选择比多晶硅蚀刻液的制备方法。
为实现上述目的，本发明技术方案提供一种高选择比的多晶硅蚀刻液，所述的高选择比多晶硅蚀刻液由硝酸、硝酰类离子盐、有机碱氢氟酸盐、醋酸和去离子水组成。
所述的硝酸为电子级硝酸，浓度为70-75％；
所述的醋酸为电子级醋酸，浓度大于99.95％；
所述的硝酰类离子盐为优级纯，含量≥99％；
所述的有机碱氢氟酸盐为优级纯，含量≥97％；
所述的水为电阻率18MΩ*cm(25℃)的超纯水。
其中，多晶硅蚀刻中硝酸的重量含量在60％～70％；醋酸的重量含量在0.5％～5％；硝酰类离子盐的重量含量在0.05％～1％；有机碱氢氟酸盐的重量含量在3％～10％；去离子水的重量含量为余量。
其中，多晶硅蚀刻液中所述硝酸的重量含量在65％；醋酸的重量含量在0.8％～1.2％；硝酰类离子盐的重量含量在0.2％～0.5％；有机碱氢氟酸盐的重量含量在4％～8％；去离子水的重量含量为余量。
其中，多晶硅蚀刻液中的硝酰类离子盐包括四氟硼酸硝酰阳离子、六氟磷酸硝酰阳离子、乙酸硝酰、二硝酰胺铵、硝酰氯、氟化硝酰中的至少一种。并优选四氟硼酸硝酰阳离子、六氟磷酸硝酰阳离子。
其中，多晶硅蚀刻液中的有机碱氢氟酸盐包括三乙胺三氢氟酸盐、四乙基氟化铵四氢氟酸盐、氟化四乙铵三氢氟酸盐、吡啶氢氟酸盐、N,N-二异丙基乙胺三氢氟酸盐中的至少一种。
本发明技术方案还提供一种高选择比的多晶硅蚀刻液制备方法：
将超纯水加入到容器中，利用循环泵向超纯水中打入硝酸，再向溶液中打入醋酸，充分混匀后再加入有机碱氢氟酸盐，边加边搅拌，最后加入硝酰类离子盐，溶解搅拌均匀后利用循环泵在两个容器间循环混合均匀后即得到多晶硅蚀刻液。
优选方案中，将一定量的超纯水加入到容器中，利用循环泵向超纯水中缓慢打入一定质量的硝酸，再向溶液中缓慢打入一定质量的醋酸，添加完成后利用循环泵在两个容器间循环8次，充分混匀后加入一定质量的有机碱氢氟酸盐，边加边搅拌，最后加入一定质量的硝酰类离子盐，溶解搅拌均匀后即得到多晶硅蚀刻液。
其中，容器为HDPE的IBC吨桶，管道、搅拌器材质为PFA或PTFE中的一种，循环泵为氟塑料耐酸碱泵。
本发明的有益效果
本发明的优点和有益效果在于：在本发明中，硝酰类离子盐为助氧化剂，在PH＜1的强酸性环境中分解产生的硝酰离子，线性硝酰离子中的氮带正电，其键长短于一般的N-O键，有进攻富电子的倾向，再加上NO2 +通过弯曲变形可以获得更强的夺电子能力强，从而提高了对多晶硅的氧化速率。有机碱氢氟酸盐缓慢释放氢氟酸，溶解氧化硅，由于有机碱基团的空间位阻，增大了氢氟酸的传质阻，并且有机碱氢氟酸盐与硝酰类离子盐中的阴离子基团容易形成分子间氢键，协同降低了氢氟酸的电离，从而降低了其对二氧化硅的腐蚀速率。并优化了醋酸的含量，降低其对基底二氧化硅层的蚀刻速率，形成高选择比的多晶硅蚀刻液。同时还兼顾了制造成本，优化了使用工艺，在获得稳定的蚀刻速率和最佳的蚀刻表面的同时，为工艺的更换节约了成本。
附图说明
图1为实施例3醋酸含量对蚀刻速率的影响。
图2为实施例3醋酸含量对Poly/Oxide选择比的影响。
图3为实施例5对双层结构的硅片的蚀刻后的效果图。
图4为对比例1对双层结构的硅片的蚀刻后的效果图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合图表和实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于下面的实施例。
实施例1
实施例1提供了一种多晶硅蚀刻液及其制备工艺和蚀刻结果，具体为：
使用的硝酸为质量分数为70％，醋酸为质量分数为99.95％，三乙胺三氢氟酸盐为优级纯，含量≥97％，四氟硼酸硝酰阳离子为优级纯，含量≥99％，水为电阻率18MΩ*cm(25℃)的超纯水。
使用上述原料配制500kg的多晶硅蚀刻液，按重量含量配制65％的硝酸，3％的醋酸，4％的三乙胺三氢氟酸盐，0.3％的四氟硼酸硝酰阳离子，去离子水的重量含量为余量。
其制备工艺步骤如下：
1)将一定量的超纯水加入到HDPE的IBC吨桶中；
2)利用耐酸碱循环泵向超纯水中缓慢打入一定质量的硝酸；
3)利用耐酸碱循环泵再向溶液中缓慢打入一定质量的醋酸；
4)充分混匀后加入一定质量的三乙胺三氢氟酸盐，边加边用搅拌棒搅拌；
5)充分混匀后缓慢加入一定质量的四氟硼酸硝酰阳离子，溶解搅拌均匀；
6)添加完成后利用耐酸碱循环泵在两个容器间循环8次使其充分混匀后即得到多晶硅蚀刻液。
将上述制备好的多晶硅蚀刻液在23℃下，对双层结构的硅片进行蚀刻实验，第一层为250nm的二氧化硅层，第二层为400nm的多晶硅层。蚀刻方式为旋转喷淋蚀刻，第一次蚀刻3s，利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，继续蚀刻7s,利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，并计算出蚀刻速率和蚀刻选择比，SiO2层蚀刻速率＝(H3-H4)/t2,Poly层蚀刻速率＝H1/[(t1-(H2-H3)*t2/(H3-H4)],
H1为反应前多晶硅层的厚度，H2为反应前二氧化硅层的厚度，H3为第一次蚀刻后二氧化硅的厚度，H4为第二次蚀刻后二氧化硅层的厚度，t1为第一次蚀刻反应的时间，t2为第二次蚀刻反应的时间。并将计算结果记录于表1中。
实施例2
实施例2提供了一种多晶硅蚀刻液及其制备工艺和蚀刻结果，具体为：
使用的硝酸为质量分数为70％，醋酸为质量分数为99.95％，四乙基氟化铵四氢氟酸盐为优级纯，含量≥97％，六氟磷酸硝酰阳离子为优级纯，含量≥99％，水为电阻率18MΩ*cm(25℃)的超纯水。
使用上述原料配制500kg的多晶硅蚀刻液，按重量含量配制65％的硝酸，3％的醋酸，4.36％的四乙基氟化铵四氢氟酸盐，0.46％的六氟磷酸硝酰阳离子，去离子水的重量含量为余量。
其制备工艺步骤如下：
1)将一定量的超纯水加入到HDPE的IBC吨桶中；
2)利用耐酸碱循环泵向超纯水中缓慢打入一定质量的硝酸；
3)利用耐酸碱循环泵再向溶液中缓慢打入一定质量的醋酸；
4)充分混匀后加入一定质量的四乙基氟化铵四氢氟酸盐，边加边用搅拌棒搅拌；
5)充分混匀后缓慢加入一定质量的六氟磷酸硝酰阳离子，溶解搅拌均匀；
6)添加完成后利用耐酸碱循环泵在两个容器间循环8次使其充分混匀后即得到多晶硅蚀刻液。
将上述制备好的多晶硅蚀刻液在23℃下，对双层结构的硅片进行蚀刻实验，第一层为250nm的二氧化硅层，第二层为400nm的多晶硅层。蚀刻方式为旋转喷淋蚀刻，第一次蚀刻3s，利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，继续蚀刻7s,利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，并计算出蚀刻速率和蚀刻选择比，SiO2层蚀刻速率＝(H3-H4)/t2,Poly层蚀刻速率＝H1/[(t1-(H2-H3)*t2/(H3-H4)],
H1为反应前多晶硅层的厚度，H2为反应前二氧化硅层的厚度，H3为第一次蚀刻后二氧化硅的厚度，H4为第二次蚀刻后二氧化硅层的厚度，t1为第一次蚀刻反应的时间，t2为第二次蚀刻反应的时间。并将计算结果记录于表1中。
实施例3
实施例3提供了一种多晶硅蚀刻液及其制备工艺和蚀刻结果，具体为：
使用的硝酸为质量分数为70％，醋酸为质量分数为99.95％，三乙胺三氢氟酸盐为优级纯，含量≥97％，四氟硼酸硝酰阳离子为优级纯，含量≥99％，水为电阻率18MΩ*cm(25℃)的超纯水。
使用上述原料分别配制一系列不同醋酸含量的500kg多晶硅蚀刻液，按重量含量配制65％的硝酸，4％的三乙胺三氢氟酸盐，0.28％的四氟硼酸硝酰阳离子，保持其它组份的含量不变的前提下分别添加0％、0.5％、1％、2％、2.5％、2.7％不同含量的醋酸，去离子水的重量含量为余量。
其制备工艺步骤如下：
1)将一定量的超纯水加入到HDPE的IBC吨桶中；
2)利用耐酸碱循环泵向超纯水中缓慢打入一定质量的硝酸；
3)利用耐酸碱循环泵再向溶液中缓慢打入一定质量的醋酸；
4)充分混匀后加入一定质量的三乙胺三氢氟酸盐，边加边用搅拌棒搅拌；
5)充分混匀后缓慢加入一定质量的四氟硼酸硝酰阳离子，溶解搅拌均匀；
6)添加完成后利用耐酸碱循环泵在两个容器间循环8次使其充分混匀后即得到多晶硅蚀刻液。
将上述制备好的多晶硅蚀刻液在23℃下，对双层结构的硅片进行蚀刻实验，第一层为250nm的二氧化硅层，第二层为400nm的多晶硅层。蚀刻方式为旋转喷淋蚀刻，第一次蚀刻3s，利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，继续蚀刻7s,利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，并计算出蚀刻速率和蚀刻选择比，SiO2层蚀刻速率＝(H3-H4)/t2,Poly层蚀刻速率＝H1/[(t1-(H2-H3)*t2/(H3-H4),
H1为反应前多晶硅层的厚度，H2为反应前二氧化硅层的厚度，H3为第一次蚀刻后二氧化硅的厚度，H4为第二次蚀刻后二氧化硅层的厚度，t1为第一次蚀刻反应的时间，t2为第二次蚀刻反应的时间。醋酸含量的变化对蚀刻速率和选择比的影响如图1、图2所示。
实施例4
实施例4提供了一种多晶硅蚀刻液及其制备工艺和蚀刻结果，具体为：
使用的硝酸为质量分数为70％，醋酸为质量分数为99.95％，吡啶氢氟酸盐为优级纯，含量≥97％，四氟硼酸硝酰阳离子为优级纯，含量≥99％，水为电阻率18MΩ*cm(25℃)的超纯水。
使用上述原料配制500kg的多晶硅蚀刻液，按重量含量配制65％的硝酸，1％的醋酸的混合溶液，7.53％的吡啶氢氟酸盐，0.28％的四氟硼酸硝酰阳离子，去离子水的重量含量为余量。
其制备工艺步骤如下：
1)将一定量的超纯水加入到HDPE的IBC吨桶中；
2)利用耐酸碱循环泵向超纯水中缓慢打入一定质量的硝酸；
3)利用耐酸碱循环泵再向溶液中缓慢打入一定质量的醋酸；
4)充分混匀后加入一定质量的吡啶氢氟酸盐，边加边用搅拌棒搅拌；
5)充分混匀后缓慢加入一定质量的四氟硼酸硝酰阳离子，溶解搅拌均匀；
6)添加完成后利用耐酸碱循环泵在两个容器间循环8次使其充分混匀后即得到多晶硅蚀刻液。
将上述制备好的多晶硅蚀刻液在23℃下，对双层结构的硅片进行蚀刻实验，第一层为250nm的二氧化硅层，第二层为400nm的多晶硅层。蚀刻方式为旋转喷淋蚀刻，第一次蚀刻3s，利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，继续蚀刻7s,利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，并计算出蚀刻速率和蚀刻选择比，SiO2层蚀刻速率＝(H3-H4)/t2,Poly层蚀刻速率＝H1/[(t1-(H2-H3)*t2/(H3-H4)],
H1为反应前多晶硅层的厚度，H2为反应前二氧化硅层的厚度，H3为第一次蚀刻后二氧化硅的厚度，H4为第二次蚀刻后二氧化硅层的厚度，t1为第一次蚀刻反应的时间，t2为第二次蚀刻反应的时间。并将计算结果记录于表1中。
实施例5
实施例5提供了一种多晶硅蚀刻液及其制备工艺和蚀刻结果，具体为：
使用的硝酸为质量分数为70％，醋酸为质量分数为99.95％，三乙胺三氢氟酸盐为优级纯，含量≥97％，四氟硼酸硝酰阳离子为优级纯，含量≥99％，水为电阻率18MΩ*cm(25℃)的超纯水。
使用上述原料配制500kg的多晶硅蚀刻液，按重量含量配制65％的硝酸，1％的醋酸的混合溶液，4％的三乙胺三氢氟酸盐，0.28％的四氟硼酸硝酰阳离子，去离子水的重量含量为余量。
其制备工艺步骤如下：
1)将一定量的超纯水加入到HDPE的IBC吨桶中；
2)利用耐酸碱循环泵向超纯水中缓慢打入一定质量的硝酸；
3)利用耐酸碱循环泵再向溶液中缓慢打入一定质量的醋酸；
4)充分混匀后加入一定质量的吡啶氢氟酸盐，边加边用搅拌棒搅拌；
5)充分混匀后缓慢加入一定质量的四氟硼酸硝酰阳离子，溶解搅拌均匀；
6)添加完成后利用耐酸碱循环泵在两个容器间循环8次使其充分混匀后即得到多晶硅蚀刻液。
将上述制备好的多晶硅蚀刻液在23℃下，对双层结构的硅片进行蚀刻实验，第一层为250nm的二氧化硅层，第二层为400nm的多晶硅层。蚀刻方式为旋转喷淋蚀刻，第一次蚀刻3s，利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，继续蚀刻7s,利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，并计算出蚀刻速率和蚀刻选择比，SiO2层蚀刻速率＝(H3-H4)/t2,Poly层蚀刻速率＝H1/[(t1-(H2-H3)*t2/(H3-H4)],
H1为反应前多晶硅层的厚度，H2为反应前二氧化硅层的厚度，H3为第一次蚀刻后二氧化硅的厚度，H4为第二次蚀刻后二氧化硅层的厚度，t1为第一次蚀刻反应的时间，t2为第二次蚀刻反应的时间。并将计算结果记录于表1中。第一次蚀刻完后的表面干净、呈镜面、无残留，如图3所示。
对比例1：
对比例1提供了一种多晶硅蚀刻液及其制备工艺和蚀刻结果，具体为：
使用的硝酸为质量分数为70％，氢氟酸为质量分数为50％，醋酸为质量分数为99.95％，水为电阻率18MΩ*cm(25℃)的超纯水。
使用上述原料配制500kg的多晶硅蚀刻液，按重量含量配制65％的硝酸，1.6％的氢氟酸，5％的醋酸的混合溶液，去离子水的重量含量为余量。
其制备工艺步骤如下：
1)将一定量的超纯水加入到HDPE的IBC吨桶中；
2)利用耐酸碱循环泵向超纯水中缓慢打入一定质量的硝酸；
3)利用耐酸碱循环泵再向溶液中缓慢打入一定质量的醋酸；
4)利用耐酸碱循环泵再向溶液中缓慢打入一定质量的氢氟酸；
5)添加完成后利用耐酸碱循环泵在两个容器间循环8次使其充分混匀；
将上述制备好的多晶硅蚀刻液在23℃下，对双层结构的硅片进行蚀刻实验，第一层为250nm的二氧化硅层，第二层为400nm的多晶硅层。蚀刻方式为旋转喷淋蚀刻，第一次蚀刻3s，利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，继续蚀刻7s,利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，并计算出蚀刻速率和蚀刻选择比，SiO2层蚀刻速率＝(H3-H4)/t2,Poly层蚀刻速率＝H1/[(t1-(H2-H3)*t2/(H3-H4)],
H1为反应前多晶硅层的厚度，H2为反应前二氧化硅层的厚度，H3为第一次蚀刻后二氧化硅的厚度，H4为第二次蚀刻后二氧化硅层的厚度，t1为第一次蚀刻反应的时间，t2为第二次蚀刻反应的时间。并将计算结果记录于表1中。第一次蚀刻完后的表面刻花，边缘出现褐色的多晶硅残留物，如图4所示；
对比例2
对比例2提供了一种多晶硅蚀刻液及其制备工艺和蚀刻结果，具体为：
使用的硝酸为质量分数为70％，氢氟酸为质量分数为50％，醋酸为质量分数为99.95％，四氟硼酸硝酰阳离子盐为优级纯，含量≥99％，水为电阻率18MΩ*cm(25℃)的超纯水。
使用上述原料配制500kg的多晶硅蚀刻液，按重量含量配制65％的硝酸，1.6％的氢氟酸，3％的醋酸的混合溶液，0.28％的四氟硼酸硝酰阳离子盐，去离子水的重量含量为余量。
其制备工艺步骤如下：
1)将一定量的超纯水加入到HDPE的IBC吨桶中；
2)利用耐酸碱循环泵向超纯水中缓慢打入一定质量的硝酸；
3)利用耐酸碱循环泵再向溶液中缓慢打入一定质量的醋酸；
4)利用耐酸碱循环泵再向溶液中缓慢打入一定质量的氢氟酸；
5)充分混匀后缓慢加入一定质量的四氟硼酸硝酰阳离子盐，溶解搅拌均匀；
6)添加完成后利用耐酸碱循环泵在两个容器间循环8次使其充分混匀后即得到多晶硅蚀刻液。
将上述制备好的多晶硅蚀刻液在23℃下，对双层结构的硅片进行蚀刻实验，第一层为250nm的二氧化硅层，第二层为400nm的多晶硅层。蚀刻方式为旋转喷淋蚀刻，第一次蚀刻3s，利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，继续蚀刻7s,利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，并计算出蚀刻速率和蚀刻选择比，SiO2层蚀刻速率＝(H3-H4)/t2,Poly层蚀刻速率＝H1/[(t1-(H2-H3)*t2/(H3-H4)],
H1为反应前多晶硅层的厚度，H2为反应前二氧化硅层的厚度，H3为第一次蚀刻后二氧化硅的厚度，H4为第二次蚀刻后二氧化硅层的厚度，t1为第一次蚀刻反应的时间，t2为第二次蚀刻反应的时间。并将计算结果记录于表1中。
对比例3
对比例3提供了一种多晶硅蚀刻液及其制备工艺和蚀刻结果，具体为：
使用的硝酸为质量分数为70％，醋酸为质量分数为99.95％，三乙胺三氢氟酸盐为优级纯，含量≥97％，水为电阻率18MΩ*cm(25℃)的超纯水。
使用上述原料配制500kg的多晶硅蚀刻液，按重量含量配制65％的硝酸，3％的醋酸的混合溶液，4％的三乙胺三氢氟酸盐，去离子水的重量含量为余量。
其制备工艺步骤如下：
1)将一定量的超纯水加入到HDPE的IBC吨桶中；
2)利用耐酸碱循环泵向超纯水中缓慢打入一定质量的硝酸；
3)利用耐酸碱循环泵再向溶液中缓慢打入一定质量的醋酸；
4)充分混匀后加入一定质量的三乙胺三氢氟酸盐，边加边用搅拌棒搅拌；
5)添加完成后利用耐酸碱循环泵在两个容器间循环8次使其充分混匀后即得到多晶硅蚀刻液。
将上述制备好的多晶硅蚀刻液在23℃下，对双层结构的硅片进行蚀刻实验，第一层为250nm的二氧化硅层，第二层为400nm的多晶硅层。蚀刻方式为旋转喷淋蚀刻，第一次蚀刻3s，利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，继续蚀刻7s,利用椭偏仪记录蚀刻前后不同层的厚度，并计算出蚀刻速率和蚀刻选择比，SiO2层蚀刻速率＝(H3-H4)/t2,Poly层蚀刻速率＝H1/[(t1-(H2-H3)*t2/(H3-H4)],
H1为反应前多晶硅层的厚度，H2为反应前二氧化硅层的厚度，H3为第一次蚀刻后二氧化硅的厚度，H4为第二次蚀刻后二氧化硅层的厚度，t1为第一次蚀刻反应的时间，t2为第二次蚀刻反应的时间。并将计算结果记录于表1中。
通过表1中的实验数据可以得出，通过比较对比例2与对比例1，其中加了硝酰类离子盐，在pH＜1的强酸性环境中分解产生的硝酰离子，线性硝酰阳离子中的氮带正电，其键长短于一般的N-O键，有进攻富电子的倾向，再加上NO2 +通过弯曲变形可以获得更强的夺电子能力强，从而提高了对多晶硅的氧化速率。其中，比较对比例3与对比例1，用有机碱氢氟酸盐替代氢氟酸，缓慢地释放氢氟酸，由于有机碱基团的空间位阻，增大了氢氟酸的传质阻，降低了氢氟酸的溶解速度，降低了其对二氧化硅的腐蚀速率。其中实施例1、2，有机碱氢氟酸盐中的氟氢键与硝酰类离子盐中的阴离子基团四氟硼酸根或六氟磷酸根中的氟形成分子间氢键，协同作用降低了氢氟酸的电离，从而降低了其对二氧化硅的腐蚀速率。其中，实施例3优化了醋酸的含量，醋酸能够稀释反应物质浓度，且其绝缘常数比较高代替了绝缘常数比较低的水，降低了硝酸的电离度，减少了硝酸的溶解，降低了氧化反应速度，但是醋酸同时能够降低蚀刻液的传质阻，导致氢氟酸更容易扩散到硅片表面，使得蚀刻速率明显增加，因此在蚀刻体系中存在一个动态平衡，如图1、2所示，随着醋酸含量的增加，多晶硅的蚀刻速率先增加后降低，二氧化硅的蚀刻速率先降低后增加，在醋酸含量为1％时，多晶硅的蚀刻速率最大，二氧化硅的蚀刻速率最低，选择比达到最大值。因此优化醋酸的含量既降低了其对基底二氧化硅层的蚀刻速率，又提高了其对多晶硅的氧化速率，形成高选择比的多晶硅蚀刻液。
表1实施例1至5及对比例1至3进行蚀刻实验测得的实验结果。
Figure GDA0002169905480000101

Claims (4)

1.一种高选择比的多晶硅蚀刻液，其特征在于：所述的高选择比多晶硅蚀刻液
由硝酸、硝酰类物质、有机碱氢氟酸盐、醋酸和水组成；
所述的硝酸为电子级硝酸，浓度为70-75%；
所述的醋酸为电子级醋酸，浓度大于99.95%；
所述的硝酰类物质为优级纯，含量≥99%；
所述的有机碱氢氟酸盐为优级纯，含量≥97%；
所述的水为25℃条件下，电阻率为18MΩ*cm的超纯水；
多晶硅蚀刻液中的硝酰类物质为四氟硼酸硝酰阳离子、六氟磷酸硝酰阳离子、乙酸硝酰、二硝酰胺铵、硝酰氯、氟化硝酰中的至少一种；多晶硅蚀刻液中的有机碱氢氟酸盐为三乙胺三氢氟酸盐、四乙基氟化铵四氢氟酸盐、氟化四乙铵三氢氟酸盐、吡啶氢氟酸盐、或N,N-二异丙基乙胺三氢氟酸盐中的至少一种；
多晶硅蚀刻液中硝酸的重量含量在60%~70%；醋酸的重量含量在0.5%~5%；硝酰类物质的重量含量在0.05%~1%；有机碱氢氟酸盐的重量含量在3%~10%；水的重量含量为余量。
2.根据权利要求1所述的多晶硅蚀刻液，其特征在于：多晶硅蚀刻液中的硝酰类物质为四氟硼酸硝酰阳离子、或六氟磷酸硝酰阳离子。
3.根据权利要求1所述的多晶硅蚀刻液，其特征在于：多晶硅蚀刻液中硝酸的重量含量在65%；醋酸的重量含量在0.8%~1.2%；硝酰类物质的重量含量在0.2%~0.5%；有机碱氢氟酸盐的重量含量在4%~8%；去离子水的重量含量为余量。
4.根据权利要求1~3任一项所述的多晶硅蚀刻液的制备方法，其特征在于：将超纯水加入到容器中，利用循环泵向超纯水中打入硝酸，再向溶液中打入醋酸，充分混匀后再加入有机碱氢氟酸盐，边加边搅拌，最后加入硝酰类物质，溶解搅拌均匀后利用循环泵在两个容器间循环混合均匀后即得到多晶硅蚀刻液。
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