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精细化工

需求背景

一般各向异性硅蚀刻液采用碱性物质，其中硅蚀刻液具有性能较好、不引入金属离子、无毒等优势，但存在蚀刻速率过慢的问题，并且对硅蚀刻过程中会产生氢气气泡，这些气泡吸附在硅基体表面后隔绝了刻蚀液与硅基体的接触，影响蚀刻经常，减慢蚀刻速率，并且现有的集成电路、半导体设备、mems部件的制造工序中，作为在以布线为首的各组部件使用的材料大部分含有cu，cu无论是与硅存在同一基板上，还是存在于同时浸渍的另一基板上，均为引起蚀刻速率的降低，因此，提供一种蚀刻速率较高的集成电路用的硅蚀刻液是目前需要解决的技术问题。

需解决的主要技术难题

1、现有半导体集成电路工艺中硅蚀刻机械研磨和干法蚀刻成本过高、速率较慢

2、湿法蚀刻选择性低的问题

期望实现的主要技术目标

一种集成电路用的硅蚀刻液，包括以下质量百分比的原料：18-25％份四甲基氢氧化铵、2-3％氢氧化钾、0.3-0.5％催化剂、0.1％助剂、0.1％金属捕集剂、0.05-0.1％表面活性剂，余量为去离子水。

一种选择性硅蚀刻液，用于选择性去除p型硅基底上的未掺杂硅，主要成分包含硝酸（或硝酸与硝酸盐混合物）、亚硝酸盐、氢氟酸或氢氟酸盐、硅添加剂、硼添加剂及溶剂。

硝酸还可以为硝酸盐、或者硝酸与硝酸盐混合物；其中硝酸盐包括硝酸铵、硝酸镁、硝酸钠、硝酸钾、或硝酸烷铵中的任意一种；当为硝酸与硝酸盐时，硝酸与硝酸盐比例为1:1~5:1，用于将硅氧化成二氧化硅。

亚硝酸盐包括亚硝酸、亚硝酸铵、亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸四丁胺等物质中的至少一种。

氢氟酸还可以为氢氟酸盐，氢氟酸盐包括氟化铵、氟化氢铵、三乙胺三氢氟酸等物质中的至少一种，用于将二氧化硅溶解去除。

溶剂为醋酸和水的混合物，水为电阻率15-18mω*cm（25℃）的超纯水，其中醋酸用于降低蚀刻液传质阻力，改善表面活性。

硅添加剂包括硅粉、二氧化硅、硅酸、正硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷等物质中的至少一种，利用硅添加剂在蚀刻液中反应生成的产物来调节蚀刻液对硅的蚀刻速率。

硼添加剂包括硼酸、三氧化二硼、四氟硼酸、硼烷等物质中的至少一种，用于抑制蚀刻液对p型硅的蚀刻，使蚀刻液对未掺杂硅相对于p型硅有更快的蚀刻速率。所述蚀刻液对未掺杂硅的蚀刻速率为5~20um/min，对p型硅的蚀刻速率为0.5~2um/min。

硝酸（硝酸盐、或硝酸与硝酸盐混合物）含量10~30wt%、亚硝酸盐含量1~5wt%、氢氟酸或氢氟酸盐含量为1~10wt%、醋酸40~60wt%、硅添加剂含量0.01~0.2wt%、硼添加剂含量0.01~0.2wt%、余量为水。

（1）湿法蚀刻中，硅蚀刻先由硝酸将硅氧化，再由氢氟酸将二氧化硅溶解，但是在单纯硝酸-氢氟酸体系中，高浓度硝酸会导致速率过快，低浓度硝酸又较难氧化硅。在选择性硅蚀刻液中，在较低浓度硝酸条件下掺入亚硝酸盐添加剂，可以通过亚硝酸的自催化作用促进硝酸氧化硅，提高蚀刻液氧化能力，调节蚀刻液蚀刻速率。

（2）使用水和醋酸作为溶剂，醋酸可以有效降低蚀刻液的传质阻力，提高蚀刻产物在溶液内的扩散能力，保持蚀刻的均一性。

（3）硅添加剂在蚀刻液中反应生成亚硝酸盐和氟硅酸，亚硝酸盐提高反应速率而氟硅酸抑制蚀刻液对硅的蚀刻，通过控制添加量来调节这一协同作用，用以控制蚀刻液对硅的蚀刻速率。

（4）硼添加剂在蚀刻液中用于抑制蚀刻液对p型硅的蚀刻，使蚀刻液对未掺杂硅相对于p型硅有更快的蚀刻速率。

需求解析

解析单位：河南省濮阳市 解析时间：2022-11-23

王学峰

中国石化中原石油化工有限责任公司

化工专家

综合评价

此项需求从内容上来看比较清晰，硅蚀刻液具有性能较好、不引入金属离子、无毒等优势，是一种良好的半导体蚀刻技术，目前这个需求指向性很明确，可以推送给北京化工大学、中科院过程所和北京包装协会等相关领域的科研院所和专业团队，然后组织对需求有对接意愿的专家和企业对接，针对技术需求进行深入的磋商和沟通，共同研究出相应的对接方案和技术解决路径，最终解决此项需求。

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