一种双氧化组分铝蚀刻液、其制备方法与应用
阅读说明：本技术 一种双氧化组分铝蚀刻液、其制备方法与应用 (Double-oxidation-component aluminum etching solution, and preparation method and application thereof ) 是由 童晨 吴海燕 韩成强 孙元 陈桂红 于 2020-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种双氧化组分铝蚀刻液、其制备方法与应用。该双氧化组分铝蚀刻液包括第一氧化组分和第二氧化组分,其中,第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1～2:3～5；第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸10～30wt％、醋酸盐缓冲溶液10～20wt％以及去离子水；第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水10～30wt％、醋酸盐缓冲溶液10～20wt％、磷酸20～50wt％、阳离子表面活性剂10～20wt％以及去离子水。本申请提供的一种双氧化组分铝蚀刻液,能够快速蚀刻铝基金属,蚀刻速率约为并且添加的醋酸盐缓冲溶液能够控制蚀刻角度,蚀刻角度可控制在20～50°,可广泛的用于铝基半导体装置中。同时所述双氧化组分铝蚀刻液的制备方法简单易行、绿色环保是一种安全经济的制备工艺。(The invention provides a double-oxidation-component aluminum etching liquid, and a preparation method and application thereof. The double-oxidation-component aluminum etching solution comprises a first oxidation component and a second oxidation component, wherein the mass ratio of the first oxidation component to the second oxidation component is 1-2: 3-5; each component of the first oxidation component and the content of each component are 10-30 wt% of nitric acid, 10-20 wt% of acetate buffer solution and deionized water; the second oxidation component comprises 10-30 wt% of hydrogen peroxide, 10-20 wt% of acetate buffer solution, 20-50 wt% of phosphoric acid, 10-20 wt% of cationic surfactant and deionized water. The application provides a two oxidation component aluminium etching solution, can etch aluminium base metal fast, and etching rate is about)
技术领域
本申请涉及一种双氧化组分铝蚀刻液，特别涉及一种双氧化组分铝蚀刻液、以及制备方法与其在铝基半导体装置中的应用。
背景技术
铝金属因为具有低电阻、易于沉积及蚀刻的优点，成为半导体制成中最主要的导线材料，而且铝的导电性仅次于银和铜，居于第三位，可用于制造各种导线。
铝蚀刻液为无色透明液体，略带有酸性气味，现有技术中主要由磷酸和硝酸组成的水溶液作为铝蚀刻液，制备方法是将磷酸和硝酸按照一定比例搅拌均匀后蚀刻半导体基板、玻璃基板的表面形成配线、电极等。但是该方法制得的蚀刻液在蚀刻铝金属时蚀刻速度慢、往往还难以控制蚀刻角度和蚀刻量，影响产品的良率和蚀刻速率。
因此，如何提供一种刻速度快、控制蚀刻角度和蚀刻量制得较高性能的铝基半导体装置是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双氧化组分铝蚀刻液、其制备方法与应用，以克服现有技术中蚀刻液在蚀刻铝金属时蚀刻速度慢、往往还难以控制蚀刻角度和蚀刻量，影响产品的良率和蚀刻速率的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
所述一种双氧化组分铝蚀刻液，包括第一氧化组分和第二氧化组分，其中，第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1～2:3～5；
第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸10～30wt％、醋酸盐缓冲溶液10～20wt％以及去离子水；
第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水10～30wt％、醋酸盐缓冲溶液10～20wt％、磷酸20～50wt％、阳离子表面活性剂10～20wt％以及去离子水。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:3。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:4。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:5。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为2:3。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:2。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为2:5。
可选地，所述硝酸的质量分数上限选自15wt％、20wt％、25wt％、30wt％；所述硝酸的质量分数下限选自10wt％、15wt％、20wt％、25wt％。
可选地，所述第一氧化组分中醋酸盐缓冲溶液的质量分数上限选自12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％；所述第一氧化组分中醋酸盐缓冲溶液的质量分数下限选自10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％。
可选地，所述双氧水的质量分数上限选自12wt％、15wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％、30wt％；所述双氧水的质量分数下限选自10wt％、12wt％、15wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％。
可选地，所述第二氧化组分中醋酸盐缓冲溶液的质量分数上限选自11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％；所述第二氧化组分中醋酸盐缓冲溶液的质量分数下限选自10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％。
可选地，所述磷酸的质量分数上限选自20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％。
可选地，所述阳离子表面活性剂的质量分数上限选自11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％；所述阳离子表面活性剂的质量分数下限选自10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％。
可选地，所述硝酸纯度为95％～99％。
可选地，所述硝酸纯度为96％。
可选地，所述硝酸纯度为97％。
可选地，所述硝酸纯度为98％。
可选地，所述醋酸盐缓冲溶液的pH为3.0～4.0。
可选地，所述醋酸盐缓冲溶液的pH上限选自3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0；所述醋酸盐缓冲溶液的pH下限选自3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9。
可选地，所述醋酸盐缓冲溶液配置方法为将醋酸铵溶于去离子水中，之后加入盐酸溶液，之后用氨水调节pH，制得。
可选地，所述氨水的浓度为0.1～1.0mol/L。
可选地，所述氨水的浓度上限选自0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L；所述氨水的浓度下限选自0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L。
可选地，所述双氧水的质量分数为5wt％～20wt％。
可选地，所述双氧水的质量分数为10wt％。
可选地，所述双氧水的质量分数为15wt％。
可选地，所述磷酸的质量分数为95％～98％。
可选地，所述磷酸的质量分数为96％。
可选地，所述磷酸的质量分数为97％。
可选地，所述阳离子表面活性剂选自伯胺盐表面活性剂、仲胺盐和叔胺盐表面活性剂中的至少一种。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一氧化组分：将硝酸滴加到去离子水中之后溶于醋酸盐缓冲溶液，并在室温下搅拌至混合均匀制得第一氧化组分；
(2)第二氧化组分：将双氧水溶于去离子水，之后在搅拌条件下加入磷酸，搅拌1～3h后，再滴加阳离子表面活性剂，最后滴加醋酸盐缓冲溶液并在20～30℃条件下搅拌3～5h，制得所述第二氧化组分；
(3)将第一氧化组分按照一定比例与第二氧化组分混合，制得所述一种双氧化组分铝蚀刻液。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液于铝基装置中的应用。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液于铝基半导体原件中的应用。
与现有技术相比，本发明的优点包括：本申请提供的一种双氧化组分铝蚀刻液，能够快速蚀刻铝基金属，蚀刻速率约为并且添加的醋酸盐缓冲溶液能够控制蚀刻角度，蚀刻角度可控制在20～50°，可广泛的用于铝基半导体装置中。同时所述双氧化组分铝蚀刻液的制备方法简单易行、绿色环保是一种安全经济的制备工艺。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液，包括第一氧化组分和第二氧化组分，其中，第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1～2:3～5；
第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸10～30wt％、醋酸盐缓冲溶液10～20wt％以及去离子水；
第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水10～30wt％、醋酸盐缓冲溶液10～20wt％、磷酸20～50wt％、阳离子表面活性剂10～20wt％以及去离子水。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:3。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:4。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:5。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为2:3。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:2。
可选地，所述第一氧化组分和第二氧化组分质量比为2:5。
可选地，所述硝酸的质量分数上限选自15wt％、20wt％、25wt％、30wt％；所述硝酸的质量分数下限选自10wt％、15wt％、20wt％、25wt％。
可选地，所述第一氧化组分中醋酸盐缓冲溶液的质量分数上限选自12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％；所述第一氧化组分中醋酸盐缓冲溶液的质量分数下限选自10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％。
可选地，所述双氧水的质量分数上限选自12wt％、15wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％、30wt％；所述双氧水的质量分数下限选自10wt％、12wt％、15wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％。
可选地，所述第二氧化组分中醋酸盐缓冲溶液的质量分数上限选自11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％；所述第二氧化组分中醋酸盐缓冲溶液的质量分数下限选自10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％。
可选地，所述磷酸的质量分数上限选自20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％。
可选地，所述阳离子表面活性剂的质量分数上限选自11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％；所述阳离子表面活性剂的质量分数下限选自10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％。
可选地，所述硝酸纯度为95％～99％。
可选地，所述硝酸纯度为96％。
可选地，所述硝酸纯度为97％。
可选地，所述硝酸纯度为98％。
可选地，所述醋酸盐缓冲溶液的pH为3.0～4.0。
可选地，所述醋酸盐缓冲溶液的pH上限选自3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0；所述醋酸盐缓冲溶液的pH下限选自3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9。
可选地，所述醋酸盐缓冲溶液配置方法为将醋酸铵溶于去离子水中，之后加入盐酸溶液，之后用氨水调节pH，制得。
可选地，所述氨水的浓度为0.1～1.0mol/L。
可选地，所述氨水的浓度上限选自0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L；所述氨水的浓度下限选自0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L。
可选地，所述双氧水的质量分数为5wt％～20wt％。
可选地，所述双氧水的质量分数为10wt％。
可选地，所述双氧水的质量分数为15wt％。
可选地，所述磷酸的质量分数为95％～98％。
可选地，所述磷酸的质量分数为96％。
可选地，所述磷酸的质量分数为97％。
可选地，所述阳离子表面活性剂选自伯胺盐表面活性剂、仲胺盐和叔胺盐表面活性剂中的至少一种。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一氧化组分：将硝酸滴加到去离子水中之后溶于醋酸盐缓冲溶液，并在室温下搅拌至混合均匀制得第一氧化组分；
(2)第二氧化组分：将双氧水溶于去离子水，之后在搅拌条件下加入磷酸，搅拌1～3h后，再滴加阳离子表面活性剂，最后滴加醋酸盐缓冲溶液并在20～30℃条件下搅拌3～5h，制得所述第二氧化组分；
(3)将第一氧化组分按照一定比例与第二氧化组分混合，制得所述一种双氧化组分铝蚀刻液。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液于铝基装置中的应用。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液于铝基半导体原件中的应用。
以下结合若干实施例对本发明的技术方案作进一步的解释说明。
本实施例中的各物质均为市售。
实施例1
所述一种双氧化组分铝蚀刻液，包括第一氧化组分和第二氧化组分，其中，第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:3；
第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸10wt％、醋酸盐缓冲溶液20wt％以及去离子水；
第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水30wt％、醋酸盐缓冲溶液10wt％、磷酸20wt％、阳离子表面活性剂10wt％以及去离子水。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一氧化组分：将硝酸滴加到去离子水中之后溶于醋酸盐缓冲溶液，并在室温下搅拌至混合均匀制得第一氧化组分；
(2)第二氧化组分：将双氧水溶于去离子水，之后在搅拌条件下加入磷酸，搅拌1h后，再滴加阳离子表面活性剂，最后滴加醋酸盐缓冲溶液并在20～30℃条件下搅拌3h，制得所述第二氧化组分；
(3)将第一氧化组分按照一定比例与第二氧化组分混合，制得所述一种双氧化组分铝蚀刻液。
实施例2
所述一种双氧化组分铝蚀刻液，包括第一氧化组分和第二氧化组分，其中，第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:4；
第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸15wt％、醋酸盐缓冲溶液20wt％以及去离子水；
第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水15wt％、醋酸盐缓冲溶液20wt％、磷酸20wt％、阳离子表面活性剂15wt％以及去离子水。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一氧化组分：将硝酸滴加到去离子水中之后溶于醋酸盐缓冲溶液，并在室温下搅拌至混合均匀制得第一氧化组分；
(2)第二氧化组分：将双氧水溶于去离子水，之后在搅拌条件下加入磷酸，搅拌2h后，再滴加阳离子表面活性剂，最后滴加醋酸盐缓冲溶液并在20～30℃条件下搅拌4h，制得所述第二氧化组分；
(3)将第一氧化组分按照一定比例与第二氧化组分混合，制得所述一种双氧化组分铝蚀刻液。
实施例3
所述一种双氧化组分铝蚀刻液，包括第一氧化组分和第二氧化组分，其中，第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:5；
第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸20wt％、醋酸盐缓冲溶液15wt％以及去离子水；
第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水20wt％、醋酸盐缓冲溶液15wt％、磷酸25wt％、阳离子表面活性剂15wt％以及去离子水。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一氧化组分：将硝酸滴加到去离子水中之后溶于醋酸盐缓冲溶液，并在室温下搅拌至混合均匀制得第一氧化组分；
(2)第二氧化组分：将双氧水溶于去离子水，之后在搅拌条件下加入磷酸，搅拌2h后，再滴加阳离子表面活性剂，最后滴加醋酸盐缓冲溶液并在20～30℃条件下搅拌3～5h，制得所述第二氧化组分；
(3)将第一氧化组分按照一定比例与第二氧化组分混合，制得所述一种双氧化组分铝蚀刻液。
实施例4
所述一种双氧化组分铝蚀刻液，包括第一氧化组分和第二氧化组分，其中，第一氧化组分和第二氧化组分质量比为2:3；
第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸25wt％、醋酸盐缓冲溶液20wt％以及去离子水；
第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水20wt％、醋酸盐缓冲溶液15wt％、磷酸45wt％、阳离子表面活性剂15wt％以及去离子水。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一氧化组分：将硝酸滴加到去离子水中之后溶于醋酸盐缓冲溶液，并在室温下搅拌至混合均匀制得第一氧化组分；
(2)第二氧化组分：将双氧水溶于去离子水，之后在搅拌条件下加入磷酸，搅拌3h后，再滴加阳离子表面活性剂，最后滴加醋酸盐缓冲溶液并在20～30℃条件下搅拌3～5h，制得所述第二氧化组分；
(3)将第一氧化组分按照一定比例与第二氧化组分混合，制得所述一种双氧化组分铝蚀刻液。
实施例5
所述一种双氧化组分铝蚀刻液，包括第一氧化组分和第二氧化组分，其中，第一氧化组分和第二氧化组分质量比为2:5；
第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸15wt％、醋酸盐缓冲溶液20wt％以及去离子水；
第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水10wt％、醋酸盐缓冲溶液20wt％、磷酸40wt％、阳离子表面活性剂15wt％以及去离子水。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一氧化组分：将硝酸滴加到去离子水中之后溶于醋酸盐缓冲溶液，并在室温下搅拌至混合均匀制得第一氧化组分；
(2)第二氧化组分：将双氧水溶于去离子水，之后在搅拌条件下加入磷酸，搅拌3h后，再滴加阳离子表面活性剂，最后滴加醋酸盐缓冲溶液并在20～30℃条件下搅拌3～5h，制得所述第二氧化组分；
(3)将第一氧化组分按照一定比例与第二氧化组分混合，制得所述一种双氧化组分铝蚀刻液。
实施例6
所述一种双氧化组分铝蚀刻液，包括第一氧化组分和第二氧化组分，其中，第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:5；
第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸20wt％、醋酸盐缓冲溶液15wt％以及去离子水；
第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水18wt％、醋酸盐缓冲溶液18wt％、磷酸25wt％、阳离子表面活性剂18wt％以及去离子水。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一氧化组分：将硝酸滴加到去离子水中之后溶于醋酸盐缓冲溶液，并在室温下搅拌至混合均匀制得第一氧化组分；
(2)第二氧化组分：将双氧水溶于去离子水，之后在搅拌条件下加入磷酸，搅拌1h后，再滴加阳离子表面活性剂，最后滴加醋酸盐缓冲溶液并在20～30℃条件下搅拌3～5h，制得所述第二氧化组分；
(3)将第一氧化组分按照一定比例与第二氧化组分混合，制得所述一种双氧化组分铝蚀刻液。
实施例7
所述一种双氧化组分铝蚀刻液，包括第一氧化组分和第二氧化组分，其中，第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:4；
第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸22wt％、醋酸盐缓冲溶液15wt％以及去离子水；
第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水25wt％、醋酸盐缓冲溶液18wt％、磷酸35wt％、阳离子表面活性剂15wt％以及去离子水。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一氧化组分：将硝酸滴加到去离子水中之后溶于醋酸盐缓冲溶液，并在室温下搅拌至混合均匀制得第一氧化组分；
(2)第二氧化组分：将双氧水溶于去离子水，之后在搅拌条件下加入磷酸，搅拌2h后，再滴加阳离子表面活性剂，最后滴加醋酸盐缓冲溶液并在20～30℃条件下搅拌3～5h，制得所述第二氧化组分；
(3)将第一氧化组分按照一定比例与第二氧化组分混合，制得所述一种双氧化组分铝蚀刻液。
实施例8
所述一种双氧化组分铝蚀刻液，包括第一氧化组分和第二氧化组分，其中，第一氧化组分和第二氧化组分质量比为1:3；
第一氧化组分各组分及各组分含量为硝酸25wt％、醋酸盐缓冲溶液16wt％以及去离子水；
第二氧化组分各组分以及各组分含量为双氧水24wt％、醋酸盐缓冲溶液14wt％、磷酸30wt％、阳离子表面活性剂14wt％以及去离子水。
所述一种双氧化组分铝蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一氧化组分：将硝酸滴加到去离子水中之后溶于醋酸盐缓冲溶液，并在室温下搅拌至混合均匀制得第一氧化组分；
(2)第二氧化组分：将双氧水溶于去离子水，之后在搅拌条件下加入磷酸，搅拌2h后，再滴加阳离子表面活性剂，最后滴加醋酸盐缓冲溶液并在20～30℃条件下搅拌3～5h，制得所述第二氧化组分；
(3)将第一氧化组分按照一定比例与第二氧化组分混合，制得所述一种双氧化组分铝蚀刻液。
将实施例1～实施例8制得的一种双氧化组分铝蚀刻液用于铝基半导体时，蚀刻速率约为蚀刻角度可控制在20～50°。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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