[发明专利]各向异性腐蚀硅片的改进方法与硅片腐蚀溶液

说明书

本发明涉及硅的腐蚀，更具体地说，本发明涉及改进单晶硅各向异性的腐蚀。

在微电子器件的生产中，多年来都采用单晶硅的各向异性腐蚀。一个主要的特点是，腐蚀溶液腐蚀（100）晶面的速率比腐蚀（110）和（111）晶面要快得多，（110）和（111）晶面与（100）晶面形成54.74°而构成V形的侧壁。现有技术中已知腐蚀溶液举例如下：IBM    Tech.Discl.Bull.，Vol.19，No.9（2，1977），P3623公开了一种用于各向异性腐蚀单晶硅的溶液，其溶液含1，2-乙二胺、焦儿茶酚和水;和IBM    Tech.Discl.Bull.，Vol.19，No.10（3，1977），P3953也描述了这样一种溶液，其溶液含有前述文章中所叙述的三种组分，而且还含有过氧化氢。

另外还可参见1983年11月29日颁布的Bohlen等人的US专利4，417，946和1982年8月3日公开的Bohlen等人的US专利4，342，817，这两篇专利公开了一种制造膜片的方法，使用的腐蚀溶液由1，2-乙二胺、焦儿茶酚、水和任选的过氧化氢所组成，以及1981年10月6日颁布的Greenwood的US专利4，293，373和1980年10月28日颁布的Greenwood的US专利4，229，979，这两篇专利公开了一种制造硅转换器的方法，该方法包含有含有1，2-乙二胺、焦儿茶酚和水的溶液腐蚀硼掺杂的硅片。

还注意到，1972年3月21日颁布的Shipley，Jr.等人的US专利3，650，957，该专利公开了一种用于腐蚀铜的溶液，这种溶液包含铜离子源、铜离子的络合剂，如羟基羧酸或链烷醇胺、氯离子或溴离子源和可溶解钼、钨或钡化合物的溶液。

1975年3月25日颁布的Stevenson的US专利，3，873，203公开了含有酰肼和焦儿茶酚的腐蚀硅的混合物。

此外，1964年12月8日颁布的Hall等人的US专利3，160，539涉及硅的腐蚀溶液，其中含哌啶。

IBM    Tech.Discl.Bull.，Col.15，No.1（6，1972）P.173公开了用于铝的腐蚀剂，它是由诸如哌啶或吡咯烷之类的仲有机胺水溶液组成。

另外，Beechko于1986年6月18是提出的美国专利申请号No.875，833中公开了一种腐蚀单晶硅的特别有效的溶液。这种溶液包含乙醇胺、焦儿茶酚、水、过氧化氢和哌啶。已发现，该溶液腐蚀（100）硅晶面的速率约为40μ/小时。

目前，已研制出一种腐蚀硅的改进方法，其中包括使硅与一种腐蚀溶液接触，其腐蚀溶液包含在苯环上至少有两个相临的羟基和一个极性官能团的芳族化合物、一种胺和水。本发明的目的也在于腐蚀溶液本身。

根据本发明，（100）硅晶面的腐蚀速率已达约125-140μ/小时。例如，这种速率比上述Beechko申请中采用的腐蚀溶液一般所达到速率高三倍。并且，这种腐蚀溶液的工业应用是相当安全的，在环境方向也是与现行的处理技术相适应的。

实施本发明时，最好将待腐蚀的硅片浸渍在腐蚀液中。这里使用的温度较好的是100-125℃，更好的是约115-125℃。但是，根据诸多因素，如所要求的腐蚀速率，待腐蚀的几何形状，所使用的确切组成等，其实际的温度和时间可以改变。而这些对于本技术领域的技术人员来说都是显而易见的。此外，在大多数情况下溶液的pH范围为约11-12更可取。

正如上面所述，根据本发明使用的腐蚀溶液含有苯环上至少有两个相临的羟基和一个极性官能团的芳族化合物。具有代表性的极性官能团是COOH、SO₂OH或NO₂，更可取的是COOH。适宜的芳族化合物例如包括下述的化合物：

1，2-二羟基苯-3，5-二磺酸;

6，7-二羟基-2-萘磺酸;

3，4-二羟基苯甲酸;

2，3-二羟基苯甲酸;

4-硝基儿茶酚;和

七叶亭（6，7-二羟香豆素）。

在特别优选的实施例中，芳族化合物是棓酸。本发明的腐蚀溶液可以使用极性相对较高的任何适宜的胺化合物。例如，适宜的胺如下：

a.伯脂肪胺包括一元胺、二胺和三胺。这些胺一般含2-8个碳原子，更可取为2-6个碳原子，例如：乙胺、正丙胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、1，2-乙二胺、二氨基丙烷、二氨基丁胺、戊二胺、间-亚二甲苯基二胺和二亚乙基三胺。该组中特别可取的胺是其碳原子数为2-4的二胺，例如1，2-乙二胺和二氨基丙烷。