[发明专利]高蚀刻速率无残留酸性铝蚀刻液及其制备工艺

说明书

技术领域

    本发明涉及在例如电子部件的配线形成等中使用的、用于蚀刻铝膜的铝蚀刻液组合物及其制备工艺，更详细来说，设计用于蚀刻在构成半导体器件如半导体元件和液晶显示器元件的一种铝蚀刻液组合物及其制备工艺。

背景技术

近年来，越来越需要在微组装中精密度较高的电极和栅极布线材料，用于半导体器件诸如半导体元件和液晶显示器元件，建议采用电阻较低的金属材料。铝是一种轻金属，密度小，是半导体制成中最主要的导线材料，它具有低电阻、易于沉积及蚀刻等优点，铝的导电性仅次于银和铜，居第三位，用于制造各种导线。

加工这种金属薄膜使之形成诸如布线微结构图案的技术实例包括湿蚀刻技术和干蚀刻技术，其中，湿蚀刻是采用化学试剂，通过照相制版法在金属薄膜表面上形成的光刻胶图案被用作为进行化学蚀刻的屏蔽，而使金属膜形成图案。与干蚀刻技术相比，湿蚀刻技术经济有利，不需要昂贵的装置，而是采用相对便宜的化学试剂。采用这种湿蚀刻技术，可以均匀地蚀刻大面积的衬底，同时单位时间内生产销率高。

铝蚀刻液，为无色透明液体，有气味酸性。2004年化学工业出版社出版的《微细加工技术》一书中给出了一种铝的化学蚀刻溶液，主要是由磷酸和硝酸组成的水溶液，这种蚀刻溶液的缺点是蚀刻速度慢。而在现有技术中，主要由磷酸、硝酸、醋酸经搅拌混匀过滤制得，上述蚀刻液组合物已广泛应用在半导体基板、玻璃基板等的表面形成配线、电极等的方法。我公司之前撰写的一篇专利CN 102181867 A 中，是对多层膜的湿法蚀刻，即用同一种药液对铝膜和钼膜两种金属膜同时进行蚀刻，由于各不同金属层间的接触会发生电池反应，导致不同差异的蚀刻行为，与单层蚀刻比，其蚀刻速率会更高（参见，例如，1994国际显示器研究会议的离子选择性检测记录（SID, CONFERENCE RECORD OF THE 1994 INTERNATIONAL DISPLAY RESEARCH CONFERENCE）, p.424）。即该钼铝蚀刻溶液组合物在蚀刻单一铝金属膜时蚀刻速度慢。蚀刻液蚀刻单纯的铝材料过程中，往往还难以控制蚀刻角度和蚀刻量，影响产品的良率和蚀刻速率。

近年来，人们对半导体装置、液晶显示器的需求量不断增加的同时，对于这些装置所具有的配线、电极等的微小化、高性能化的要求也越来越严格，而蚀刻的效果能直接导致电路板制造工艺的好坏，影响高密度细导线图像的精度和质量。若要满足人们对产品小型化、高性能化提出的更高要求，本领域技术人员就有必要对现有的铝蚀刻液的相关技术做出进一步改进。

发明内容

本发明的目的之一是鉴于上述情况、并为了解决蚀刻液组合物蚀刻铝材料过程中，对蚀刻速率慢、难以控制蚀刻角度和不同金属层的蚀刻量而造成的多层配线的半导体装置的配线的断路、短路，得到较高的成品率，提供一种高蚀刻速率无残留酸性铝蚀刻液组合物。

本发明的目的之二在于提供一种高蚀刻速率无残留酸性铝蚀刻液的制备工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高蚀刻速率无残留酸性铝蚀刻液，所述铝蚀刻液包括磷酸、醋酸、硝酸、纯水和添加剂，其中添加剂包含无机氯基化合物、无机硝酸盐化合物和表面活性剂。

其中，所述无机氯基化合物是可以离解为氯离子的化合物。

其中，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和聚氧乙烯型非离子表面活性剂的混合物；

所述阴离子表面活性剂，为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基苯磺酸的组合物，或者是脂肪醇硫酸钠和脂肪醇硫酸的组合物，或者是十二烷基硫酸钠和十二烷基硫酸的组合物；上述组合物中盐和酸的比为1:0.1-5。

所述聚氧乙烯型非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的组合物，二者比为1:0.5-2。

其中，每种原料的重量百分比分别为：磷酸70%~78%、醋酸6%~10%、硝酸5%~6%、无机硝酸盐化合物0.1%~0.2%、无机氯基化合物0.2%~0.3%、阴离子表面活性剂0.01~0.1 wt %、聚氧乙烯型非离子表面活性剂0.05~0.5 wt %、纯水8.9%~14.6%，当原料的纯度变化后，其配比应予以调整。

其中，所述磷酸、醋酸、硝酸纯度分别为：磷酸85.5%、醋酸99.8%、硝酸61.5%。

其中，所述无机氯基化合物为氯化钾，其氯化钾纯度高于98%；所述无机硝酸盐化合物为硝酸钾，其硝酸钾纯度高于99.5%。