【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子化学品领域，具体涉及一种含氟的氮化硅蚀刻液。
技术介绍
1、3d nand技术通过垂直堆叠了多层数据存储单元，解决2d或者平面nand闪存带来的限制，其具备卓越的精度，支持在更小的空间内容纳更高的存储容量，可打造出存储容量比同类nand技术高达数倍的存储设备，进而有效降低成本和能耗，能全面满足众多消费类移动设备和要求最严苛的企业部署的需求。
2、3d存储单元在制造时须在氮化硅/氧化硅叠层中依次沉积钨、氧化铝、氮化钛等膜层，湿法蚀刻过程中要保证以上结构层的完整性。尤其是氧化铝等high k材料在高温磷酸中的蚀刻速率较高，仅通过添加剂无法完全抑制其蚀刻，为提高氮化硅/氧化铝的蚀刻选择比，需进一步提升氮化硅在磷酸中的蚀刻速率。
3、氟离子对氮化硅的蚀刻有明显的促进作用，高温磷酸中加入氢氟酸可提升氮化硅的蚀刻速率，但氟化氢较易挥发，导致氮化硅的蚀刻速率随药液加热时间的延长而不断下降。
4、针对以上问题，需要在磷酸中加入含氟化合物和抑制剂，以此配制蚀刻速率稳定的氮化硅选择性蚀刻液。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是配制一种含氟蚀刻液，快速蚀刻氮化硅，同时抑制氧化硅、氧化铝以及钨的蚀刻。
2、本专利技术涉及一种氮化硅选择性蚀刻液，所述蚀刻液组成为79.5-80.5%质量含量的磷酸，0.03-0.06%质量含量的含氟化合物，1.5-3.0%质量含量的氧化铝蚀刻抑制剂，0.1-0.2%质量含量的钨蚀刻抑制剂，0.3-
3、本专利技术蚀刻液中，氧化铝蚀刻抑制剂为3,4,5-三羟基苯甲酸、2,3,4-三羟基苯甲酸、2,4,6-三羟基苯甲酸、3,4,5-三羟基苯甲酰胺、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、吡咯-2,3,5-三羧酸中的一种。
4、本专利技术蚀刻液中，氧化铝蚀刻抑制剂通过三羟基或三羧酸结构螯合在氧化铝表面，阻碍水合氢离子对氧化铝表面活性位点的进攻，从而降低氧化铝的蚀刻速率。
5、本专利技术蚀刻液中，尽管添加了氧化铝抑制剂，但高温磷酸中水合氢离子反应活性处于较高水平，即使有抑制剂的存在，氧化铝仍会被腐蚀，因此为提高sin/alo蚀刻选择比需添加含氟化合物提升氮化硅的蚀刻速率。
6、本专利技术蚀刻液中，含氟化合物为氟磷酸、六氟磷酸、氟硼酸、六氟砷酸、六氟锑酸、六氟锆酸、六氟钛酸中的一种。
7、本专利技术蚀刻液中，含氟化合物在高温磷酸中会先小部分解离出氟化氢，进而电离出氟离子进攻氮化硅，从而提升氮化硅的蚀刻速率。
8、本专利技术蚀刻液中，随着蚀刻反应进行氟化氢不断消耗和挥发，蚀刻液中损失的氟化氢通过含氟化合物解离反应不断补充，从而相较于单一的添加氟化氢，氮化硅蚀刻速率下降的更慢，即蚀刻液寿命明显提升。
9、进一步地，本专利技术蚀刻液中含氟化合物优选为六氟锆酸，添加量优选为0.04-0.05%。
10、本专利技术蚀刻液中，钨蚀刻抑制剂为吡唑、1-苯基吡唑、4-吡唑羧酸、1,3,5-三甲基吡唑、1-甲基吡唑-5-甲酸、3,5-吡唑二羧酸、3,5-二甲基吡唑-4-羧酸中的一种。
11、本专利技术蚀刻液中，钨蚀刻抑制剂优选为1-苯基吡唑，苯环的共轭诱导效应加强了吡唑的络合能力，添加量优选为0.1-0.15%。
12、本专利技术蚀刻液中，氧化硅蚀刻抑制剂为以四甲氧基硅烷和氢氧化胆碱为原料合成的硅酸胆碱，结构式如下：
13、。
14、本专利技术蚀刻液中，所述的硅酸胆碱合成原料中四甲氧基硅烷采用乙醇水溶液稀释至浓度为25-35%，氢氧化胆碱浓度为20-30%，反应温度为70-80℃，反应时间为12-24h。
15、在一些优选案例中，硅酸胆碱合成温度为80℃，反应时间为24h，反应温度过低和合成时间不足均会导致氧化硅抑制效率的下降。
16、本专利技术蚀刻液中，硅酸胆碱在磷酸中和含氟化合物具有较好的适配性，硅烷偶联剂同样可以作为氧化硅抑制剂，但硅烷偶联剂和氢氟酸反应的生成物在磷酸中较为难溶且易发泡，阻碍了其在磷酸-氢氟体系的应用。
17、本专利技术蚀刻液中，蚀刻液工作温度过低（＜130℃），氮化硅蚀刻速率过低，而工作温度过高（＞150℃），氟化氢挥发过快，蚀刻寿命较短。
18、进一步地，蚀刻液工作温度为138-148℃，优选为140-142℃。
19、本专利技术所用试剂和原料均市售可得。
20、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件的组合，即可得本专利技术蚀刻效果较佳的实例。
21、本专利技术的优点在于：相较于现有技术，本专利技术提供了一种含氟的氮化硅蚀刻液，同时抑制氧化硅、氧化铝和钨的蚀刻。
22、(1) 本专利技术的蚀刻液中合成的硅酸胆碱和含氟化合物适配性较强，加热过程中不会出现气泡和难溶物。
23、(2) 本专利技术的蚀刻液中sin/sio蚀刻选择比＞2000，sin/alo蚀刻选择比＞5，sin/w蚀刻选择比＞100。
24、(3) 本专利技术的蚀刻液中连续加热24h后氮化硅蚀刻蚀刻速率下降不超过15%。
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1.一种含氟的氮化硅蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻液包括如下原料：79.5-80.5%质量含量的磷酸；0.03-0.06%质量含量的含氟化合物；1.5-3.0%质量含量的氧化铝蚀刻抑制剂；0.1-0.2%质量含量的钨蚀刻抑制剂；0.3-0.5%质量含量的氧化硅蚀刻抑制剂；余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的含氟选择性蚀刻液，其特征在于：含氟化合物为氟磷酸、六氟磷酸、氟硼酸、六氟砷酸、六氟锑酸、六氟锆酸、六氟钛酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的含氟选择性蚀刻液，其特征在于：氧化铝蚀刻抑制剂为3,4,5-三羟基苯甲酸、2,3,4-三羟基苯甲酸、2,4,6-三羟基苯甲酸、3,4,5-三羟基苯甲酰胺、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、吡咯-2,3,5-三羧酸中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的含氟选择性蚀刻液，其特征在于：所述的钨蚀刻抑制剂为吡唑、1-苯基吡唑、4-吡唑羧酸、1,3,5-三甲基吡唑、1-甲基吡唑-5-甲酸、3,5-吡唑二羧酸、3,5-二甲基吡唑-4-羧酸中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的含氟
6.根据权利要求1所述的含氟选择性蚀刻液，其特征在于：所述的硅酸胆碱合成原料中四甲氧基硅烷采用乙醇水溶液稀释至浓度为25-35%，氢氧化胆碱浓度为20-30%，反应温度为70-80℃，反应时间为12-24h。
7.根据权利要求6所述的含氟选择性蚀刻液，其特征在于：所述的硅酸胆碱合成原料中四甲氧基硅烷采用乙醇水溶液稀释至浓度为30%，氢氧化胆碱浓度为24%，反应温度为80℃，反应时间为24h。
8.根据权利要求1所述的含氟选择性蚀刻液，其特征在于：所述的蚀刻液工作温度在138-148℃，优选为140-142℃。
9.根据权利要求1所述的含氟选择性蚀刻液，其特征在于：所述的蚀刻液SiN/SiO蚀刻选择比＞2000，SiN/AlO蚀刻选择比＞5，SiN/W蚀刻选择比＞100。
...【技术特征摘要】
1.一种含氟的氮化硅蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻液包括如下原料：79.5-80.5%质量含量的磷酸；0.03-0.06%质量含量的含氟化合物；1.5-3.0%质量含量的氧化铝蚀刻抑制剂；0.1-0.2%质量含量的钨蚀刻抑制剂；0.3-0.5%质量含量的氧化硅蚀刻抑制剂；余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的含氟选择性蚀刻液，其特征在于：含氟化合物为氟磷酸、六氟磷酸、氟硼酸、六氟砷酸、六氟锑酸、六氟锆酸、六氟钛酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的含氟选择性蚀刻液，其特征在于：氧化铝蚀刻抑制剂为3,4,5-三羟基苯甲酸、2,3,4-三羟基苯甲酸、2,4,6-三羟基苯甲酸、3,4,5-三羟基苯甲酰胺、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、吡咯-2,3,5-三羧酸中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的含氟选择性蚀刻液，其特征在于：所述的钨蚀刻抑制剂为吡唑、1-苯基吡唑、4-吡唑羧酸、1,3,5-三甲基吡唑、1-甲基吡唑-5-甲酸、3,5-吡唑二羧酸、3,5-二甲基...
【专利技术属性】
技术研发人员：班昌胜，贺兆波，张庭，冯凯，叶瑞，李飞，李素云，苏张轩，严凡，樊凘，罗佳杨，
申请(专利权)人：湖北兴福电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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