[发明专利]氮化物薄膜刻蚀液的再生方法和氮化物薄膜的刻蚀方法

说明书

本发明提供一种氮化物薄膜刻蚀液的再生方法和氮化物薄膜的刻蚀方法。所述再生方法包括将氮化物薄膜湿法刻蚀后产生的刻蚀残液中的刻蚀产物铵根离子进行去除，以实现刻蚀液再生的步骤。本发明通过改善的工艺，可在不停止刻蚀工艺的情况下，在线去除铵根离子，可提高刻蚀液的使用寿命，减少更换刻蚀液的操作，提高生产效率和降低刻蚀成本，同时通过降低废液的排放可以减少环境污染。

技术领域

本发明涉及湿法刻蚀技术领域，特别是涉及一种氮化物薄膜刻蚀液的再生方法和氮化物薄膜的刻蚀方法。

背景技术

在半导体制造中，氮化物薄膜，例如氮化硅薄膜因具备优异的物理化学性质，常作为掩蔽层使用，用以避免钠及水分子等杂质危害半导体器件，也经常作为牺牲膜使用，当使用完成之后，经常使用湿法蚀刻的方法去除。

以氮化硅薄膜的湿法刻蚀为例，氮化硅在磷酸中刻蚀发生的化学反应方程式如下：

3Si₃N₄+4H₃PO₄+36H₂O＝4(NH₄)₃PO₄+9Si(OH)₄

在刻蚀液中，磷酸主要起催化的作用，消耗量较少，与氮化硅反应的主要的物质成分为水。随着氮化硅刻蚀反应的进行，磷酸刻蚀液中氮化硅的刻蚀产物之一的含铵根的化合物浓度上升。氮化硅中的氮元素与刻蚀液中的反应物提供的氢元素结合形成铵根离子，与另一阴离子结合成为含铵根的化合物。根据铵根离子的特性，铵根化合物在溶液中通常解离为铵根离子与阴离子。随着刻蚀工艺的持续进行，铵根离子的浓度持续上升，导致刻蚀液逐渐铵盐化，无法继续使用，造成刻蚀液的浪费。

现有的方法只有加热再生，但含铵根的化合物在强酸中以铵根离子形式存在，直接加热无法使其形成氨气分子蒸发。对此，本申请的发明人经长期研究，提出了一种改善方案。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氮化物薄膜刻蚀液的再生方法和氮化物薄膜的刻蚀方法，以解决现有技术中，在进行氮化硅等氮化物薄膜的湿法刻蚀工艺中，通过加热液体等方法难以有效去除刻蚀液中的刻蚀产物铵根化合物，无法实现刻蚀液的循环利用而只能频繁更换刻蚀液，导致刻蚀液使用寿命短、用量大，造成生产成本增加、生产效率低下以及带来环境污染等问题。本发明通过改善的工艺，可在不停止刻蚀工艺的情况下，在线去除铵根离子，可提高刻蚀液的使用寿命，减少更换刻蚀液的操作，提高生产效率和降低刻蚀成本。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种氮化物薄膜刻蚀液的再生方法，所述再生方法包括将氮化物薄膜湿法刻蚀后产生的刻蚀液中的刻蚀产物铵根离子进行去除，以实现刻蚀液再生的步骤。

可选地，去除铵根离子的方法包括如下方法中的若干种：

1)于使用后的刻蚀液中加入固体吸附剂吸附去除铵根离子；

2)于使用后的刻蚀液中加入水后加热去除铵根离子；

3)于使用后的刻蚀液中加入含低浓度的铵根离子的新鲜刻蚀液替换部分使用后的含高浓度的铵根离子的刻蚀液。

可选地，于使用后的刻蚀液中加入的用于吸附去除铵根离子的固体吸附剂包括阳离子交换树脂、分子筛、氧化锆、氧化硅、螯合聚合物、表面改性的全氟聚合物、聚丙烯及聚醚砜中的若干种。

可选地，所述氮化物薄膜包括氮化硅薄膜、氮化钛薄膜、氮化铝薄膜和氮化镓薄膜中的若干种。

可选地，所述刻蚀液包括磷酸、氢氟酸和硝酸中的若干种。

本发明还提供一种氮化物薄膜的刻蚀方法，所述刻蚀方法包括对氮化物薄膜进行湿法刻蚀的步骤以及采用如上述任一方案中所述的再生方法将氮化物薄膜湿法刻蚀后产生的刻蚀液中的刻蚀产物铵根离子进行去除，以实现刻蚀液再生的步骤。