[发明专利]一种低掺杂硅电极的蚀刻液

说明书

本发明公开了一种低掺杂硅电极的蚀刻液，其主要成分包括占蚀刻液总重量45‑65%的硫酸、1‑10%的硝酸、1‑10%的氟化铵、1‑10%的氯化铵、5‑52%的超纯水。本发明通过使用低含量的硝酸，可以降低整体的蚀刻速率；使用氟化铵代替氢氟酸，保证蚀刻速率稳定；加入氯化铵作为铵根离子的补充剂，在蚀刻过程中能够产生密集的小气泡，有利于控制硅电极表面的粗糙度。本发明的蚀刻液组成可以彻底去除研磨带来的损伤，蚀刻速率稳定、蚀刻表面均匀，且表面粗糙度可控。

技术领域

本发明涉及一种低掺杂硅电极的蚀刻液，为了去除研磨后带来的损伤，保证硅电极配件优异的电学性能。

背景技术

硅电极配件在制造过程中，需经过研磨、蚀刻、清洗等工序，而经研磨处理后会给硅电极的表面带来不同程度的损伤，这些损伤会影响硅电极的电学性能。为了彻底地去除这些损伤，一般采用化学蚀刻的方法进行处理，能够得到表面均匀、粗糙度易控的硅电极。

目前对硅进行化学蚀刻主要是采用硝酸-氢氟酸体系，根据硝酸和氢氟酸的比值以及浓度的不同，硅的蚀刻可以分为：硝酸含量高时，硅蚀刻决定于氢氟酸与表面氧化物的接触速率和扩散速率，硅表面蚀刻光滑，此条件下温度影响较小。氢氟酸含量高时，硝酸的氧化控制反应速率，其浓度的微小变化都可以影响反应速率，蚀刻硅表面为多孔结构，此条件下温度对蚀刻速率影响较大。

基于上述理论，为了达到蚀刻效果，需要对硝酸和氢氟酸的含量进行调控，而且由于氢氟酸在加热条件下易挥发，导致蚀刻速率变化大，可能需要选择氢氟酸的缓冲剂来替代氢氟酸，保证蚀刻的稳定性。另外，单纯使用硝酸和氢氟酸作为蚀刻液，蚀刻速率和表面效果（如均匀性、粗糙度等）不可控。

发明内容

本发明针对硝酸-氢氟酸体系的不足，目的在于提供一种彻底去除研磨损伤，表面均匀、蚀刻速率稳定、粗糙度可控的低掺杂硅电极的蚀刻液。本发明涉及的低掺杂硅电极的电阻率>1Ω*cm，可以作为气体干法蚀刻机台中的配件。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种低掺杂硅电极的蚀刻液，主要成分包括占蚀刻液总重量45-65%的硫酸、1-10%的硝酸、1-10%的氟化铵、1-10%的氯化铵、5-52%的水。

所述的硫酸浓度≥96%，所述的硝酸浓度为50-75%，所述的氟化铵的含量≥98%，所述的氯化铵的含量≥99.8%。

上述方案中，硫酸作为蚀刻液的主成分，增加蚀刻液的粘度，稳定反应速率，使反应速率易于控制；还可以提高蚀刻的均匀性，保证硅电极的均匀蚀刻。

上述方案中，硝酸起氧化作用，将硅氧化成二氧化硅，硝酸成分较低，能够降低整体的蚀刻速率。

上述方案中，氟化铵在酸性条件下可电离生成氟离子和氢氟酸，起到溶解二氧化硅的作用，使用氟化铵代替氢氟酸，蚀刻反应稳定可控。

上述方案中，氯化铵用于补充铵根离子，蚀刻过程中产生更密集的小气泡，利于控制硅电极表面的粗糙程度。

上述方案中，水为室温下电阻率15.0-18.0MΩ*cm的超纯水。

上述方案中，所述蚀刻液的制备方法为：将一定量的超纯水加入到PFA瓶中（PFA瓶置于水中保持配制过程中的温度不变），向装有超纯水的PFA瓶中缓慢加入一定量的硫酸，待溶液冷却至室温后，再依次缓慢加入一定量的硝酸和氟化铵，最后加入一定量的氯化铵，溶解、混合均匀后待用。

上述方案中，蚀刻温度为20-40℃，蚀刻时间为3min。

蚀刻完后对硅电极的蚀刻速率和粗糙度进行检测，其蚀刻后的粗糙度要求优于蚀刻前的粗糙度。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。对本发明做进一步详细的说明，但不限于这些实施例。