[發(fā)明專利]用于蝕刻銅和銅合金的水性組合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380066106.5
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN104870689B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 諾爾伯特·露特鄒;蓋布萊爾·史其米特;迪爾克·特夫斯
• 申請（專利權(quán)）人: 德國艾托特克公司
• 主分類號: C23C22/52
• 分類號: C23C22/52;C23F1/18;H05K3/06;H05K3/38
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在印刷電路板、IC襯底、含銅半導(dǎo)體晶片等的制造中用于蝕刻銅和銅合金的水性組合物和用于蝕刻銅和銅合金的工藝。

背景技術(shù)

通過蝕刻銅或銅合金層形成電路是產(chǎn)生印刷電路板、IC襯底和相關(guān)裝置的標(biāo)準(zhǔn)制造步驟。

通過以下步驟來形成電路的負(fù)型圖案：a)在銅層上施加抗蝕劑，例如，聚合干燥膜抗蝕劑或金屬抗蝕劑，b)蝕刻掉未被抗蝕劑覆蓋的銅的那些部分，和c)從剩余銅電路去除抗蝕劑。

施加用于此任務(wù)的蝕刻溶液選自不同類型的組合物，例如氧化劑和酸的混合物。兩種主要類型的蝕刻溶液是基于酸(例如硫酸或鹽酸)且含有過氧化氫或Fe³⁺離子(以FeCl₃形式添加)作為氧化劑。所述蝕刻溶液揭示于庫姆斯(C.F.Coombs),Jr.,“印刷電路手冊(Printed?Circuits?Handbook)”，第5版，2001，第33.4.3章第33.14到33.15頁和第33.4.5章第33.17頁。

電路在欲蝕刻銅層的線寬/線間間隔值和厚度方面的持續(xù)小型化并不容許使用常規(guī)蝕刻溶液，例如上文所闡述者。

如果通過半加成工藝(SAP)制造銅跡線，那么呈現(xiàn)甚至更多的已知蝕刻溶液的缺點。此處，首先使用用作導(dǎo)電層的晶種層涂覆裸電介襯底。晶種層包含(例如)通過無電電鍍沉積的銅。然后，在晶種層上形成圖案化抗蝕劑層，且通過電鍍到晶種層上圖案化抗蝕劑層的開口中來沉積較厚第二銅層。剝除圖案化抗蝕劑層且銅跡線之間通過電鍍沉積的晶種層需要通過微分蝕刻步驟去除。通過無電電鍍沉積的晶種層具有較通過電鍍沉積的第二銅層更為精細(xì)的晶粒結(jié)構(gòu)。不同晶粒結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生個別銅層的不同蝕刻行為。

在通過改良半加成工藝(m-SAP)制造銅跡線時(其中將第二厚銅層沉積于第一薄銅層上的圖案化抗蝕劑層的開口中)，存在類似情形。通過(例如)使附接到電介襯底的銅覆層薄化來制造第一銅層。同樣，第一和第二銅層具有不同的晶粒結(jié)構(gòu)。

施加用于微分蝕刻步驟的蝕刻溶液應(yīng)僅去除銅跡線之間的第一銅層，同時并不侵蝕通過電鍍沉積的銅跡線的側(cè)壁和頂部以及下伏第一銅層或銅晶種層。

基于硫酸和過氧化氫的蝕刻溶液使得在蝕刻期間不合意地底切第一銅層(圖1)，此導(dǎo)致銅層在電介襯底上的粘著力不足。

基于硫酸和Fe³⁺離子的蝕刻溶液通常展示如圖2中所示的蝕刻行為。經(jīng)蝕刻銅線的較寬基底可引起不可接受的短路。

本發(fā)明的目標(biāo)

因此，本發(fā)明的第一目標(biāo)是提供用于蝕刻銅和銅合金的水性組合物，所述水性組合物使得在蝕刻之后形成矩形銅特征。

本發(fā)明的第二目標(biāo)是從所述水性組合物去除Cu²⁺離子。

發(fā)明內(nèi)容

第一目標(biāo)是通過用于蝕刻銅和銅合金的水性組合物解決，所述組合物包含F(xiàn)e³⁺離子、至少一種酸、至少一種三唑或四唑衍生物和至少一種蝕刻添加劑，所述蝕刻添加劑選自由以下組成的群組：N-烷基化亞氨基二丙酸和其鹽、經(jīng)修飾的聚二醇醚和季亞脲基聚合物。

在施加本發(fā)明的水性組合物時，實現(xiàn)經(jīng)蝕刻銅或銅合金結(jié)構(gòu)的矩形線形狀。由此，將個別銅或銅合金結(jié)構(gòu)之間的短路風(fēng)險最小化。另外，在經(jīng)蝕刻銅或銅合金結(jié)構(gòu)與下伏電介襯底之間實現(xiàn)充分粘著。

本發(fā)明的第二目標(biāo)是通過用于蝕刻銅和銅合金的工藝來解決，所述工藝按順序包含以下步驟：

a.提供具有銅或銅合金表面的襯底，

b.使所述襯底與本發(fā)明的水性組合物在第一罐中接觸

其中在接觸期間銅氧化成Cu²⁺離子且Cu²⁺離子揭示于本發(fā)明的水性組合物中，

c.在與襯底接觸之后將本發(fā)明的水性組合物的一部分轉(zhuǎn)移到第二罐中，其中所述第二罐包含陽極和陰極，和

d.通過在所述陽極與所述陰極之間施加電流將所述Cu²⁺離子還原成銅。

附圖說明

圖1展示通過使用由硫酸和過氧化氫組成的水性組合物蝕刻獲得的兩個銅跡線(比較實例)。

圖2展示通過使用由硫酸和Fe³⁺離子組成的水性組合物蝕刻獲得的銅跡線(比較實例)。

圖3展示使用包含N-烷基化亞氨基二丙酸的水性組合物蝕刻獲得的兩個銅跡線。

圖4展示通過使用包含經(jīng)修飾的聚二醇醚的水性組合物蝕刻獲得的兩個銅跡線。