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多晶硅蝕刻液的制備方法及表面張力測(cè)試結(jié)果
來源：浙江奧首材料科技有限公司 瀏覽 591 次 發(fā)布時(shí)間:2024-11-20
在存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展過程中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)具有存取速度快、功耗低、體積小、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用在電子設(shè)備中，并且正逐步取代機(jī)械硬盤成為主流存儲(chǔ)器。其中閃存存儲(chǔ)器以其單位面積內(nèi)存儲(chǔ)容量大、改寫速度快等優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代機(jī)械硬盤成為大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域中的主角。其技術(shù)的發(fā)展也是朝著不斷增大單位面積存儲(chǔ)容量的方向發(fā)展，由二維到三維，再到不斷地增加堆棧層數(shù)。
在3D堆疊過程中需要先將多晶硅蝕刻掉，形成凹槽。目前多晶硅蝕刻液體系主要分為堿性或酸性體系。堿性體系對(duì)多晶硅的蝕刻存在蝕刻速率慢、硅晶面選擇性、蝕刻過程中會(huì)生成丘狀形貌增加表面粗糙度高等問題。酸性體系可很好的解決上述問題，然而酸性體系中的氫氟酸會(huì)優(yōu)先蝕刻二氧化硅層，所以酸性體系提升氧化硅與多晶硅的選擇比是亟待解決的問題。
多晶硅蝕刻液的制備方法：
分別稱取各自用量的各個(gè)組分，然后將超純水、氫氟酸、氧化性酸、兩親性離子液體依次加入容器內(nèi)，充分?jǐn)嚢枞芙?，最后過濾，即得所述多晶硅蝕刻液。
其中，所述過濾可采用0.1-0.5μm濾芯過濾。
本發(fā)明的多晶硅蝕刻液實(shí)施例和對(duì)比例的制備方法：
多晶硅蝕刻液實(shí)施例1-7包含的組分及摩爾比如表1所示，多晶硅蝕刻液對(duì)比例1-3包含的組分及摩爾比如表2所示。按照下表1和表2分別稱取各自用量的各個(gè)組分，然后將超純水、氫氟酸、氧化性酸、兩親性離子液體依次加入容器內(nèi)，充分?jǐn)嚢枞芙?，最后采?.5μm濾芯過濾，即得所述多晶硅蝕刻液。
表1：多晶硅蝕刻液的實(shí)施例1-實(shí)施例7
表2：多晶硅蝕刻液制備的對(duì)比例1-對(duì)比例3
表3：測(cè)試數(shù)據(jù)
關(guān)于性能測(cè)試與說明：
將含有兩親性離子液體的多晶硅蝕刻液用于3D存儲(chǔ)芯片中的方法：
將所述多晶硅蝕刻液引入蝕刻槽內(nèi)，然后使用該蝕刻液在25℃下浸泡該3D存儲(chǔ)芯片，浸泡時(shí)間為6min，將所述蝕刻后3D存儲(chǔ)芯片放入超純水中沖洗至少兩次，每次不得少于30s，即完成處理得到蝕刻后3D存儲(chǔ)芯片。
性能1表面張力的測(cè)試方法為：
采用上述方法處理完成后，采用芬蘭Kibron公司生產(chǎn)的表面張力儀在室溫下分別對(duì)蝕刻液和經(jīng)過0.5μm的濾芯過濾200次后的蝕刻液的表面張力進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果參見表3。
性能2蝕刻選擇比測(cè)試方法為：
分別測(cè)定蝕刻液對(duì)氧化硅層以及多晶硅層的蝕刻速率，將氧化硅層蝕刻速率除以多晶硅層蝕刻速率，即可得蝕刻選擇比。
在本發(fā)明中，使用的超純水均為電阻至少為18MΩ的去離子水。
關(guān)于測(cè)試結(jié)果的分析說明：
基于表3可以看出，對(duì)比例1和實(shí)施例1的區(qū)別僅在于兩親性離子液體不同，其中，對(duì)比例1采用常規(guī)的N-乙基全氟辛基磺酰胺乙醇作為表面活性劑，導(dǎo)致表面張力增加，蝕刻選擇比降低。對(duì)比例2未加入1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酸亞胺鋰，無法調(diào)節(jié)蝕刻速率。對(duì)比例3單獨(dú)采用1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酸亞胺鋰作為表面活性劑，導(dǎo)致表面張力增加，蝕刻選擇比降低，而本發(fā)明合成的離子液體同時(shí)具有多氟基團(tuán)、環(huán)狀結(jié)構(gòu)、多羥基，能夠顯著降低表面張力，同時(shí)提高蝕刻選擇比。
通過說明書附圖做進(jìn)一步對(duì)比說明：
對(duì)制備例1的兩親性離子液體進(jìn)行紅外測(cè)試，測(cè)試結(jié)果參見圖1。
從圖1可以看出，在3433cm-1處為-OH的伸縮振動(dòng)峰，在3030 cm-1為甲基的伸縮振動(dòng)吸收峰，在2980 cm-1，2845 cm-1處為亞甲基的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)，1431cm-1是亞甲基C-H的面內(nèi)彎曲振動(dòng)吸收峰，1378cm-1處的峰屬于胺類C-N單鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰，1095 cm-1、1058 cm-1處的峰為S=O的不對(duì)稱和對(duì)稱的伸縮振動(dòng)，綜上說明已成功合成離子液體表面活性劑。