一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液及其使用方法与流程

本发明涉及一种刻蚀液，特别涉及用于氮化硅芯片生产用的刻蚀液。

背景技术：

1、氮化硅芯片是采用低压化学气相沉积技术，在硅衬底上生长出高质量的氮化硅薄膜，在氮化硅薄膜上刻蚀出所需的光学结构。最后，通过刻蚀去除多余的氮化硅和硅层，形成悬空的氮化硅芯片。

2、在氮化硅芯片制造过程中，刻蚀液被广泛应用于各种工艺步骤中，通过液态刻蚀可形成氮化硅芯片的各种结构。刻蚀液在氮化硅芯片制造过程中主要应用场景为：

3、1.形成电路和元件：在氮化硅芯片制造的初期，刻蚀液被用来形成电路和元件。通过光刻、显影等技术，将电路和元件的图形转移到半导体材料上，然后使用刻蚀液将图形转移到半导体材料上，形成电路和元件。

4、2.分割芯片：在制造氮化硅芯片时，通常需要将半导体芯片分割成单个芯片。这个过程可以使用各向异性刻蚀液来实现。通过控制刻蚀液的浓度、温度和作用时间等参数，可以将芯片上的特定区域去除，从而将其分割成单个芯片。

5、3.去毛刺和清洗：在氮化硅芯片制造的各个阶段，都可能需要进行去毛刺和清洗处理。这个过程可以使用含有酸或碱的刻蚀液来实现。这些刻蚀液能够去除边缘毛刺和表面污垢，使表面更加光滑和整洁。

6、中国专利数据库中，公开了一种氧化硅的选择性刻蚀液，其公开号：cn115181569a，公开日：20221014，所述的刻蚀液成分为0.1-5wt％的氢氟酸、10-30wt％的氟化铵、0.01-0.2wt％的酰胺类抑制剂、0.005-0.1wt％的氨基醇类添加剂、余量为超纯水。其中，所述酰胺类抑制剂为2-氨基丙酰胺、2-氨基丁酰胺、2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺、3-氨基丙酰胺、3-(甲基氨基)丙酰胺、3-(丙氨基)丙酰胺中的一种或几种。所述添加剂为2-氨基正丁醇、4-氨基-2-丁醇、2-氨基-3-甲基-1-丁醇、4-氨基-1-丁醇、3-二乙氨基-1-丙醇、5-氨基-2,2-二甲基戊醇、d-氨基丙醇中的一种或几种。

7、其不足之处在于：

8、1.现有的芯片刻蚀液成分复杂，配制困难，成本高。

9、2.芯片刻蚀液中大多含有氢氟酸，氢氟酸的用量过高时，与硅或二氧化硅反应剧烈，难以控制刻蚀量，因此，通常会将氢氟酸的重量含量控制在较低水平，但在刻蚀过程中，氢氟酸的浓度会迅速降低，因此，需要不断补充氢氟酸进入刻蚀液中，刻蚀液更新的次数多，操作麻烦。

10、3.目前，车规级氮化硅芯片制造时，要求其具有良好的可靠性，制造时，需要保证其刻蚀精度、切口质量和刻蚀稳定性，通常选择的刻蚀速率为30-80um/min，在该速率下，其余参数更加易于控制。但现有的刻蚀液很难满足这样的生产需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液，使其用于芯片刻蚀时，不需要频繁补充氢氟酸进入溶液中，只需要通过温度控制即可保证溶液中有效氢氟酸的浓度处于适宜刻蚀的浓度。

2、本发明的目的是这样实现的：一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液，按重量计，含有氟化氢6-9％，丁二腈5-8％，乙醇15-20％，余量为超纯水。

3、进一步地，所述刻蚀液制备时，在15-25℃环境下，先将氟化氢气体通入超纯水中，然后加入丁二腈和乙醇，搅拌10-30分钟后获得。

4、本发明获得的一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液的使用方法，是将该刻蚀液用于氧化硅层和硅层的刻蚀。

5、所述刻蚀液在刻蚀时，在40-65℃环境下进行，刻蚀液刻蚀前预先加温到40℃，然后在刻蚀工程中根据氟化氢消耗速度进行升温，保持溶液中h离子浓度不变。

6、所述刻蚀液不仅可以用于将半导体芯片分割成单个芯片；还可以用于刻蚀硅片形成氮化硅芯片电路和元件。

7、本发明中，丁二腈可以与氢氟酸发生络合反应，阻止了氢氟酸水解，而通过温度控制，又能使得络合物逐步解离，从而可以保持溶液中氢氟酸有效浓度，不需要频繁补充氢氟酸进入溶液中或不断配制新的氢氟酸溶液，也不需要使用其他的表面活性剂。乙醇作为挥发性载体，可以帮助刻蚀过程中生成的sif4、nh3气体可通过抽气装置抽走。该刻蚀液具有长效、稳定、低成本的优势，可用于车规级氮化硅芯片的刻蚀加工中。

技术特征：

1.一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液，其特征在于：按重量计，含有氟化氢6-9%，丁二腈5-8%，乙醇15-20%，余量为超纯水。

2.根据权利要求1所述的一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液，其特征在于：所述刻蚀液制备时，在15-25℃环境下，先将氟化氢气体通入超纯水中，然后加入丁二腈和乙醇，搅拌10-30分钟后获得。

3.根据权利要求1所述的一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液的使用方法，其特征在于：所述刻蚀液用于氮化硅层和硅层的刻蚀。

4.根据权利要求3所述的一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液的使用方法，其特征在于：刻蚀时，在40-65℃环境下进行，刻蚀液刻蚀前预先加温到40℃，然后在刻蚀过程中根据氟化氢消耗速度进行升温，保持溶液中h离子浓度不变。

5.根据权利要求3所述的一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液的使用方法，其特征在于：所述刻蚀液用于将半导体芯片分割成单个芯片。

6.根据权利要求13所述的一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液的使用方法，其特征在于：所述刻蚀液用于刻蚀硅片形成氮化硅芯片电路和元件。

技术总结
本发明公开了刻蚀液领域内的一种车规级氮化硅芯片生产用刻蚀液，按重量计，含有氟化氢6‑9%，丁二腈5‑8%，乙醇15‑20%，余量为超纯水。本发明中，丁二腈可以与氢氟酸发生络合反应，阻止了氢氟酸水解，而通过温度控制，又能使得络合物逐步解离，从而可以保持溶液中氢氟酸有效浓度，不需要频繁补充氢氟酸进入溶液中或不断配制新的氢氟酸溶液，也不需要使用其他的表面活性剂。该刻蚀液具有长效、稳定、低成本的优势，可用于车规级氮化硅芯片的刻蚀加工中。

技术研发人员：顾天刚,俞斌强,刘国强
受保护的技术使用者：江苏奥力威传感高科股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17