專利名稱：一種酸性銅蝕刻液及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種酸性銅蝕刻液及其制備工藝。主要用于蝕刻在構成半導體器件如半導體元件或液晶顯示器元件的銅。
背景技術：
近年來，由于微電子技術的迅猛發(fā)展，集成電路復雜度的增加，一個電子系統(tǒng)的大部分功能都可集成在一個單芯片內(即片上系統(tǒng))，這就相應地要求微電子封裝具有更高的性能、更多的引線、更密的內連線，更小的尺寸或更大的芯片腔等，芯片封裝工藝也由逐個芯片封裝向圓片級封裝轉變。晶圓片級芯片規(guī)模封裝技術——WLCSP正好滿足了這些要求。在WLCSP中，為了使WLP適應了 SMT 二級封裝較寬的焊盤節(jié)距，需將這些焊盤重新分布，是這些焊盤由芯片周邊排列改為芯片有源面上陣列排布，這就需要重新布線(RDL)技術。重新布線中UBM材料為Al/Ni/Cu、Ti/Cu/Ni或Ti/W/Au。加工這種金屬薄膜使之形成諸如布線微結構圖案的技術實例包括濕蝕刻技術和干蝕刻技術，其中，濕蝕刻是采用化學試劑，通過照相制版法在金屬薄膜表面上形成的光刻膠圖案被用作為進行化學蝕刻的屏蔽，而使金屬膜形成圖案。與干蝕刻技術相比，濕蝕刻技術經濟有利，不需要昂貴的裝置，而是采用相對便宜的化學試劑。采用這種濕蝕刻技術，可以均勻地蝕刻大面積的襯底，同時單位時間內生產效率高。專利號為7056648的美國專利提供一種各向同性蝕刻銅以及銅合金的工藝方法，所選用的蝕刻劑含有氧化劑、銅及銅合金的至少一種弱絡合劑和一種強絡合劑的混合物、以及水并且蝕刻劑的PH值為6至12。采用上述試劑可以得到光滑的銅或銅合金表面，但是，上述方法在蝕刻銅或者銅合金的工藝過程中蝕刻劑中的銅絡合離子的的濃度以及溶液的PH值都會發(fā)生變化，造成蝕刻速率不穩(wěn)定，蝕刻不均勻，且會造成環(huán)境污染和資源浪費。在CN 101392376A中提到日本特開昭61-591號、51-2975公報專利中，前者它提供了一種有硫酸、過氧化氫、乙酸鈉以及余量的水所構成的蝕刻組合物，后者公開了一種有鹽酸、無機酸或者無機酸鹽、過氧化氫及余量的水構成的Cu單膜用蝕刻液，這些都存在Cu側蝕問題及蝕刻不均。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的為了克服銅蝕刻液組合物蝕刻單銅膜的各種缺點，提供一種具有蝕刻速度快，蝕刻均勻，不影響其他金屬層，穩(wěn)定性好且藥液對環(huán)境污染小的酸性銅蝕刻液。本發(fā)明的第二個目的在于克服現有銅蝕刻液制備工藝中的不足，設計一種簡潔、合理的銅蝕刻液制備工藝。為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是設計一種酸性銅蝕刻液，所述銅蝕刻液包括硫酸、過硫酸鹽、表面活性劑和純水。其中，在所述三種原料中每種原料的重量百分比分別為硫酸1°/Γ20%、、過硫酸鹽5°/Γ25%、非離子表面活性劑O. 05、. 5wt %，其余為純水。當原料的純度變化后，其配比應予以調整。其中，所述過硫酸鹽為過硫酸銨、過硫酸鉀和過硫酸鈉中的一種或幾種混合物。其中，所述表面活性劑為非離子表面活性劑。該非離子表面活性劑沒有明顯的乳化作用，可以使表面張力降低。該非離子表面活性劑在水溶液中的硫酸酸性條件下穩(wěn)定，具有生物降解性。在本發(fā)明的上下文中，術語“酸穩(wěn)定”是指非離子表面活性劑在20%濃度H2SO4溶液中在一周后實現初始測定值的優(yōu)選至少85%，特別優(yōu)選至少90%，尤其優(yōu)選至少95%的表面張力降低。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，非離子型表面活性劑選自烷氧基化C4-C22醇，烷基多葡糖苷、N-烷基多葡糖苷、N-烷基葡糖酰胺、脂肪酸烷氧基化物、脂肪酸聚乙二醇酯、月旨肪酸胺烷氧基化物、脂肪酸酰胺烷氧基化物、脂肪酸鏈烷醇酰胺烷氧基化物、N-烷氧基多羥基-脂肪酸酰胺、N-芳氧基多羥基-脂肪酸酰胺、聚異丁烯烷氧基化物、聚異丁烯/馬來酸·酐衍生物、脂肪酸甘油酯、脫水山梨糖醇酯、多羥基-脂肪酸衍生物、多烷氧基-脂肪酸衍生物和二甘油酯中的一種或幾種混合物。本發(fā)明優(yōu)選N-烷基葡糖酰胺、聚異丁烯/馬來酸酐衍生物、N-芳氧基多羥基-脂肪酸酰胺中的一種或幾種混合物；最優(yōu)為N-烷基葡糖酰胺和聚異丁烯/馬來酸酐衍生物的混合物，或者為聚異丁烯/馬來酸酐衍生物和N-芳氧基多羥基-脂肪酸酰胺的混合物。其中，所述硫酸純度分別為98%。其中，所述銅蝕刻液中顆粒度大于O. 3 μ m的顆粒不超過20個，雜質陰離子不超過30ppb,雜質陽離子不超過O. lppb。本發(fā)明的銅蝕刻液大大改善了之前的蝕刻均勻度和蝕刻速率。采用本發(fā)明的蝕刻液對銅金屬膜蝕刻時，由于非離子表面活性劑的加入，使液體更容易平鋪金屬表面，從而使蝕刻后的金屬表面光滑、平整，且基本無側蝕現象，形成具有所需要形狀的配線跟電極。本發(fā)明的技術方案還包括設計一種銅蝕刻液的制備工藝，所述制備工藝包括如下加工步驟
第一步將硫酸、過硫酸鹽、表面活性劑和純水按配比稱重配置；
第二步將硫酸加入配料罐中，攪拌下加入過硫酸鹽，將其攪拌均勻；
第三步往混勻的硫酸和過硫酸鹽混合溶液中加入非離子表面活性劑，然后加入純水，充分攪拌；
第四步將混合物通入過濾器進行過濾，得到所述銅蝕刻液。其中，所述過硫酸鹽為過硫酸銨或者過硫酸鉀，其純度高于98%。其中，所述過濾器的微濾膜孔徑為O. 05 O. 15 μ m0其中，所述過濾在空氣中顆粒度大于O. 5 μ m的顆粒不超過100個的百級凈化環(huán)境
中進行。 其中，所述攪拌為機械攪拌或磁力攪拌。其中，所述攪拌與混合是在常溫、常壓的狀態(tài)下進行，所述攪拌的時間為I. 5^3小時，攪拌的速度為6(Γ85轉/分鐘。本發(fā)明酸性銅蝕刻液的制備工藝簡潔、合理，安全性和穩(wěn)定性好。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。實施例I :
本發(fā)明涉及一種新型酸性銅蝕刻液，該銅蝕刻液組合物由硫酸、過硫酸鹽、非離子表面活性劑和純水原料混合均勻而成。其中，每種原料的重量百分比可以分別為硫酸5%、過硫酸鉀20%、N-烷基葡糖酰胺O. 25wt %，其余為純水。其中，所述硫酸純度分別為98% ;所述過硫酸鉀的純度為98% ;所述過硫酸鉀原料中的其余雜質成分為氯化鉀、水分和極微量不溶于所述刻蝕液的雜質。以上述銅蝕刻液為例，其制備工藝步驟如下
第一步將硫酸、過硫酸鹽、表面活性劑和純水四種原料按配比稱重配置；
第二步將硫酸加入配料罐中，攪拌下加入過硫酸鉀，將其攪拌均勻；
第三步往混勻的硫酸和過硫酸鉀混合溶液中加入非離子表面活性劑，然后加入純水，充分攪拌；
第四步將混合物通入過濾器進行過濾，得到所述銅蝕刻液。實施例2-6與實施例I的制備方法相同，但具體配比不同，具體詳見表I?！?br> 表I列出了本發(fā)明實施例蝕刻液的組成，為比較起見，同時列出了對比例蝕刻液的組成，其制備方法同實施例I。表I (各組分為質量百分比，余量為純水)
權利要求
1.一種酸性銅蝕刻液，其特征在于，所述銅蝕刻液質量百分比組成為硫酸19Γ20%、過硫酸鹽5°/Γ25%、表面活性劑O. 05、. 5wt %和余量的純水；所述表面活性劑為非離子型表面活性劑。
2.根據權利要求I所述的一種酸性銅蝕刻液，其特征在于所述非離子型表面活性劑為烷氧基化C4-C22醇、烷基多葡糖苷、N-烷基多葡糖苷、N-烷基葡糖酰胺、脂肪酸烷氧基化物、脂肪酸聚乙二醇酯、脂肪酸胺烷氧基化物、脂肪酸酰胺烷氧基化物、脂肪酸鏈烷醇酰胺烷氧基化物、N-烷氧基多羥基-脂肪酸酰胺、N-芳氧基多羥基-脂肪酸酰胺、聚異丁烯烷氧基化物、聚異丁烯/馬來酸酐衍生物、脂肪酸甘油酯、脫水山梨糖醇酯、多羥基-脂肪酸衍生物、多烷氧基-脂肪酸衍生物、二甘油酯中的一種或幾種混合物。
3.根據權利要求2所述的一種酸性銅蝕刻液，其特征在于所述非離子型表面活性劑為N-烷基葡糖酰胺、聚異丁烯/馬來酸酐衍生物、N-芳氧基多羥基-脂肪酸酰胺中的一種或幾種混合物。
4.根據權利要求3所述的一種酸性銅蝕刻液，其特征在于所述非離子型表面活性劑為N-烷基葡糖酰胺和聚異丁烯/馬來酸酐衍生物的混合物，或者為聚異丁烯/馬來酸酐衍生物和N-芳氧基多羥基-脂肪酸酰胺的混合物。
5.根據權利要求I所述的一種酸性銅蝕刻液，其特征在于所述過硫酸鹽為過硫酸銨、過硫酸鉀和過硫酸鈉中的一種或幾種的混合。
6.根據權利要求I所述的一種酸性銅蝕刻液，其特征在于所述硫酸純度為98%。
7.—種酸性銅蝕刻液的制備工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟 第一步將硫酸、過硫酸鹽、表面活性劑和純水四種原料按權利要求I所述配比稱重配置； 第二步將硫酸加入配料罐中，攪拌下加入過硫酸鹽，將其攪拌均勻； 第三步往混勻的硫酸和過硫酸鹽混合溶液中加入非離子表面活性劑，然后加入純水，充分攪拌； 第四步將混合物通入過濾器進行過濾，得到所述銅蝕刻液。
8.根據權利要求7所述的一種酸性銅蝕刻液的制備工藝，其特征在于，所述過濾器的微濾膜孔徑為O. 05 O. 15 μ m。
9.根據權利要求7所述的一種酸性銅蝕刻液的制備工藝，其特征在于，所述攪拌為機械攪拌或磁力攪拌。
10.根據權利要求7所述的一種酸性銅蝕刻液的制備工藝，其特征在于，所述攪拌與混合是在常溫、常壓的狀態(tài)下進行，所述攪拌的時間為I. 5^3小時，攪拌的速度為6(Γ85轉/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種酸性銅蝕刻液，其特征在于，所述銅蝕刻液質量百分比組成為硫酸1%~20%、過硫酸鹽5%~25%、表面活性劑0.05~0.5wt%和余量的純水；所述表面活性劑為非離子型表面活性劑。所述工藝包括如下步驟第一步將硫酸、過硫酸鹽、表面活性劑和純水四種原料按權利要求1所述配比稱重配置；第二步將硫酸加入配料罐中，攪拌下加入過硫酸鹽，將其攪拌均勻；第三步往混勻的硫酸和過硫酸鹽混合溶液中加入非離子表面活性劑，然后加入純水，充分攪拌；第四步將混合物通入過濾器進行過濾，得到所述銅蝕刻液。本發(fā)明蝕刻液蝕刻速度快，蝕刻均勻，不影響其他金屬層，且藥液對環(huán)境污染小。
文檔編號C23F1/18GK102925894SQ20121037905
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權日2012年10月9日
發(fā)明者戈士勇 申請人:江陰潤瑪電子材料股份有限公司