本發(fā)明屬于電子化學品領域，涉及一種氧化鉿蝕刻液。

背景技術：

1、hfo2作為high-k材料在3d?nand領域具有廣泛的應用。high-k材料因其高介電常數(shù)近些年逐漸走入大家的視線，而hfo2作為其中的佼佼者而備受關注。在3d?nand技術中，隨著存儲單元尺寸的縮小，對絕緣材料的要求也日益嚴苛。hfo2的高介電常數(shù)使得其能夠更有效地隔離存儲單元，降低漏電流，從而提高存儲器件的性能和可靠性。此外，hfo2還具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，能夠在高溫和復雜環(huán)境下保持穩(wěn)定的性能。因此，hfo2在3d?nand中的應用不僅提高了存儲密度和性能，還為未來的半導體技術發(fā)展提供了有力的支持。

2、poly、w和sio2在半導體領域各自扮演著不可或缺的角色。poly以其優(yōu)異的導電性能，成為制造晶體管、太陽能電池等半導體器件的關鍵材料，其高純度確保了器件的性能穩(wěn)定。w在半導體領域主要用作摻雜材料，可提高半導體溫度穩(wěn)定性和電子遷移速率，還可作為半導體中的阻擋層，防止銅擴散、阻隔氧氣濕氣，并作為蝕刻和粘附層。在3d?nand領域，w因其良好導電性和熱穩(wěn)定性，成為集成電路柵極和布線的首選材料。而sio2則以其出色的絕緣性能和穩(wěn)定性，被廣泛用作半導體器件的絕緣層，有效隔離電路中的不同部分，確保器件的正常運行。

3、本發(fā)明提供一種hfo2的蝕刻液組合物及其使用方法，其蝕刻后的wafer具有較好的形貌和粗糙度，對于hfo2的蝕刻速率可以達到14.5?/min以上，對w、poly、sio2蝕刻速率很低，具有較高的選擇比，在市場上存在廣闊的發(fā)展空間。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種hfo2蝕刻液配方，能夠保證hfo2具有較高的蝕刻速率（er≥14.5?/min），對poly、w和sio2蝕刻速率很低，hfo2與三者均具有較高的選擇比，且蝕刻后的wafer有較好的粗糙度。

2、本發(fā)明的技術方案按質(zhì)量百分數(shù)計，包括70%-90%的磷酸、0.3%-0.5%的分散劑、0.05%-0.15%的抗氧化劑、0.8%-1.6%的螯合劑、0.6%-1.4%的硅烷偶聯(lián)劑、0.05%-1%的乳化劑，其余成分為去離子水。所述的質(zhì)量百分數(shù)為蝕刻液各組分質(zhì)量占原料總質(zhì)量的百分比。

3、進一步地，所述的磷酸為電子級，金屬離子含量≤0.02ppm。

4、進一步地，所述的磷酸質(zhì)量百分數(shù)含量為70%-90%，主要作用是提供反應所需的h+，對hfo2進行蝕刻。

5、所述的分散劑可以來源于三乙基己基磷酸、甲基戊醇、羥丙基甲基纖維素等一種或多種組合物。

6、進一步地，所述的分散劑通過在磷酸中分散hfo2，從而促進hfo2在磷酸中的溶解，進一步促進hfo2的蝕刻速率。

7、進一步地，所述的抗氧化劑可以來源于抗壞血酸、茶多酚、抗壞血酸棕櫚酸酯等可溶性抗氧化劑的一種或多種組合物。

8、進一步地，所述的抗氧化劑通過還原反應，低溫時降低周圍氧含量，同時高溫下削弱熱磷酸的氧化性，阻止poly和w的氧化過程進行。

9、進一步地，所述的螯合劑為乙二胺四甲基叉膦酸、馬來酸、二乙基三胺五乙酸等一種或幾種的組合，也可來源于其他磷酸鹽類、氨基羧酸類、有機膦酸類和羥基羧酸類螯合劑。

10、進一步地，螯合劑的加入，可以有效降低濃磷酸中，po43-與金屬離子生成可溶性配合物的能力，從而保證藥液中po43-含量的穩(wěn)定。

11、進一步地，所述的硅烷偶聯(lián)劑可以為γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷和γ-（2,3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷等水溶性較好硅烷偶聯(lián)劑中的一種或幾種的組合。

12、進一步地，硅烷偶聯(lián)劑的加入，可以有效阻止?jié)饬姿岣gsio2，生成雜多酸的過程。

13、進一步地，所述的乳化劑可以為peg-7甘油椰油酸酯、異辛醇聚氧乙烯醚等一種或幾種的組合，可以使蝕刻后的wafer具有較為光澤的表面和較好的粗糙度。

14、進一步地，該蝕刻液的使用溫度范圍優(yōu)選120℃-130℃，最優(yōu)選125℃。

15、所述蝕刻液在含poly、w和sio2一種或多種的半導體材料中，選擇性蝕刻hfo2的蝕刻液。

16、在含poly、w和sio2一種或多種的半導體材料中，poly、w和sio2的蝕刻速率≤0.65?/30min，進一步優(yōu)選為蝕刻速率≤0.6?/30min，進一步優(yōu)選為蝕刻速率≤0.25?/30min。

17、進一步地，該蝕刻液對poly的蝕刻速率很低，er（poly）≤0.25?/30min。

18、進一步地，該蝕刻液對w的蝕刻速率很低，er（w）≤0.6?/30min。

19、進一步地，該蝕刻液對sio2的蝕刻速率很低，er（sio2）≤0.65?/30min。

20、該蝕刻液蝕刻后的?wafer表面具有較好的表面粗糙度，使粗糙度ra＜0.5μm；進一步優(yōu)選為粗糙度ra＜0.4μm；進一步優(yōu)選為粗糙度ra＜0.3μm。

21、本發(fā)明的另一目的是根據(jù)所述hfo2蝕刻液在蝕刻含hfo2、poly、w和sio2一種或多種的半導體材料中應用。

22、本發(fā)明具有以下有益效益：

23、本發(fā)明中加入分散劑，能夠促進hfo2在磷酸中的溶解及分散，從而起到促進hfo2蝕刻的效益。

24、本發(fā)明中加入抗氧化劑，具有低溫條件降低周圍氧含量，同時高溫削弱熱磷酸氧化性的作用，阻止poly和w的氧化過程進行，從而抑制poly和w蝕刻的效益。

25、本發(fā)明中加入螯合劑，具有阻止?jié)饬姿釋的溶解及配合，從而抑制w蝕刻的效益。

26、本發(fā)明中加入硅烷偶聯(lián)劑，具有阻止?jié)饬姿岣gsio2，生成雜多酸的過程，從而抑制sio2蝕刻的效益。

27、本發(fā)明中加入乳化劑，能夠使蝕刻液具有較好的狀態(tài)，以及蝕刻后的?wafer具有較好的表面粗糙度。

技術特征：

1.一種hfo2蝕刻液，其特征在于，按質(zhì)量百分數(shù)計，包括70%-90%的磷酸、0.3%-0.5%的分散劑、0.05%-0.15%的抗氧化劑、0.8%-1.6%的螯合劑、0.6%-1.4%的硅烷偶聯(lián)劑、0.05%-1%的乳化劑，其余成分為去離子水。

2.根據(jù)權利要求1所述的hfo2蝕刻液，其特征在于：所述的分散劑選自三乙基己基磷酸、甲基戊醇、羥丙基甲基纖維素一種或多種組合物。

3.根據(jù)權利要求1所述的hfo2蝕刻液，其特征在于：所述的抗氧化劑選自抗壞血酸、茶多酚、抗壞血酸棕櫚酸酯可溶性抗氧化劑的一種或多種組合物。

4.根據(jù)權利要求1所述的hfo2蝕刻液，其特征在于：所述的螯合劑選自乙二胺四甲基叉膦酸、馬來酸、二乙基三胺五乙酸一種或幾種的組合。

5.根據(jù)權利要求1所述的hfo2蝕刻液，其特征在于：所述的硅烷偶聯(lián)劑選自γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷和γ-（2,3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種的組合。

6.根據(jù)權利1所述的hfo2蝕刻液，其特征在于：所述的乳化劑選自peg-7甘油椰油酸酯、異辛醇聚氧乙烯醚中的一種或幾種的組合。

7.根據(jù)權利要求1-6所述的hfo2蝕刻液，其特征在于：該蝕刻液的使用溫度范圍優(yōu)選120℃-130℃，最優(yōu)選125℃。

8.根據(jù)權利要求7所述的hfo2蝕刻液，其特征在于：所述蝕刻液在含poly、w和sio2一種或多種的半導體材料中，選擇性蝕刻hfo2的蝕刻液。

9.根據(jù)權利要求8所述的hfo2蝕刻液，其特征在于：在含poly、w和sio2一種或多種的半導體材料中，poly、w和sio2的蝕刻速率≤0.65?/30min，進一步優(yōu)選為蝕刻速率≤0.6?/30min，進一步優(yōu)選為蝕刻速率≤0.25?/30min。

10.根據(jù)權利要求1-9任意一項所述hfo2蝕刻液在蝕刻含hfo2、poly、w和sio2一種或多種的半導體材料中應用。

技術總結(jié)
本發(fā)明提供了一種氧化鉿（HfO<subgt;2</subgt;）蝕刻液，按質(zhì)量百分數(shù)計，包括70%?90%的磷酸、0.3%?0.5%的分散劑、0.05%?0.15%的抗氧化劑、0.8%?1.6%的螯合劑、0.6%?1.4%的硅烷偶聯(lián)劑、0.05%?1%的乳化劑，其余成分為去離子水。本發(fā)明所述的蝕刻液能夠保證HfO<subgt;2</subgt;具有較高的蝕刻速率（ER≥14.5?/min），對Poly、W和SiO<subgt;2</subgt;蝕刻速率很低，HfO<subgt;2</subgt;與三者均具有較高的選擇比，且蝕刻后的?wafer有較好的粗糙度。

技術研發(fā)人員：樊澌,賀兆波,馮凱,葉瑞,嚴凡,班昌勝,王書萍,蘇張軒,李素云,李飛,羅佳楊
受保護的技術使用者：湖北興福電子材料股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21