一种铜刻蚀液的制备方法与应用 |
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| 申请号 | CN202311825094.1 | 申请日 | 2023-12-27 | 公开(公告)号 | CN117888107A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 南昌大学; | 发明人 | 于天宝; 陈昆; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 铜 刻蚀 液的制备方法与应用，属于 半导体 刻蚀技术领域。本发明提供一种刻蚀液，其刻蚀速度适中、刻蚀效果良好，能够改善铜刻蚀液的刻蚀品质。本发明针对特殊 基板 的电 镀 覆铜及掺杂覆铜的表面刻蚀，制备的铜刻蚀液具有刻蚀速度适中、刻蚀效果良好等优点，能够使铜在刻蚀中更加均匀可控，不会导致表面 光刻 胶 脱落，且不会在表面留下难以去除的棕色污渍；同时配制工艺简单、安全、高效、稳定，适合工业化生产。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种铜刻蚀液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种铜刻蚀液的制备方法与应用技术领域背景技术[0002] 在半导体工艺中，图形化工艺是其中最重要的工艺之一，它是用来在晶圆内和表面层上建立图形的工艺过程，这些图形根据集成电路中物理器件的不同要求来确定其尺寸和位置。图形化工艺还包括光刻、光掩模、掩模、去除氧化膜、去除金属膜和微光刻等。其中，光刻工艺是最重要的图形转移工艺，通过光刻工艺把图像从掩模版转移到晶圆表面需要多个步骤来完成，最常用的光刻工艺流程是光刻十步法工艺流程，主要包括清洗‑涂胶‑前烘‑曝光‑显影‑后烘‑刻蚀‑去胶等工艺流程。 [0003] 刻蚀是通过光刻胶暴露区域来去掉晶圆最表层的工艺，在刻蚀之后，图形就会被永久地转移到晶圆的表层。刻蚀工艺又分为湿法刻蚀和干法刻蚀，湿法刻蚀是利用合适的化学试剂将未被光刻胶保护的晶圆部分分解并形成可溶性化合物以达到去除的目的，是通过刻蚀液和晶圆材料的化学反应来实现的，因此可以通过控制化学试剂的选取、配比、温度以及刻蚀时间等因素来达到合适的刻蚀速度和刻蚀效果。 [0004] 湿法刻蚀主要使用液体刻蚀剂沉浸的技术，用于特征图形尺寸大于3μm的产品，铜刻蚀液目前多为双氧水体系配以一定的添加剂或者碘化物溶液，已在实际生产中得到应用，是一种较为成熟的技术。然而在实际应用中，双氧水和无机酸的铜刻蚀液刻蚀速度极快，可达4～5μm/min，但对于极为精细的图形，其刻蚀速度不好控制，容易使胶膜脱落。而碘化物溶液对于白色基片容易在表面留下难以去除的棕色污渍。并且因为不同基底材料以及不同的覆铜方法，多数铜刻蚀液会存在刻蚀效果不明显或者过刻蚀等现象。为了提升铜刻蚀液的安全性、稳定性及实用性，在满足制程要求的前提下，需要开发出一款新型的安全高效的铜刻蚀液。 发明内容[0005] 基于现有刻蚀液刻蚀速度不好控制，容易使得胶膜脱落，且无法操作更加精细的图形等缺点，本发明的目的在于提供一种刻蚀液，其刻蚀速度适中、刻蚀效果良好，能够改善铜刻蚀液的刻蚀品质。 [0006] 为达成上述目的，本发明具体采用如下技术方案： [0007] 本发明提供一种铜刻蚀液的制备方法，包括如下步骤： [0009] 其中，所述铜刻蚀液中冰醋酸的体积占比为8％‑12％。 [0010] 作为优选，所述铜刻蚀液各组分按体积百分比为：8％‑12％的过氧化氢溶液、16％‑24％的盐酸、8％‑12％的冰醋酸，余量为去离子水。 [0011] 作为优选，所述铜刻蚀液各组分按体积百分比为：10％的过氧化氢溶液、20％的盐酸、10％的冰醋酸、60％的去离子水。 [0012] 作为优选，所述过氧化氢溶液浓度为30％，所述盐酸浓度为36.5％。 [0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0015] 针对盐酸双氧水体系的腐蚀液腐蚀速度不好控制，易使胶膜脱落，无法操作精细图形，本发明采用冰醋酸作为铜刻蚀液的缓冲剂，其能够起到合适的减缓刻蚀速率的作用，让刻蚀更加均匀可控。本发明针对特殊基板的电镀覆铜及掺杂覆铜的表面刻蚀，制备的铜刻蚀液具有刻蚀速度适中、刻蚀效果良好等优点，能够使铜在刻蚀中更加均匀可控，不会导致表面光刻胶脱落，且不会在表面留下难以去除的棕色污渍；同时配制工艺简单、安全、高效、稳定，适合工业化生产。附图说明 [0017] 图2为实施例2铜刻蚀的显微镜照片。 [0018] 图3为实施例3铜刻蚀的显微镜照片。 具体实施方式[0019] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。 [0020] 除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，并非用于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。 [0021] 实施例1 [0022] 一种铜刻蚀液的制备，包括： [0023] 向石英杯中加入300毫升去离子水，再加入50毫升的过氧化氢水溶液(30％)，搅拌均匀后依次加入100毫升盐酸(36.5％)、25毫升冰醋酸作为缓冲剂，配制得到铜刻蚀液。 [0024] 取一片材料为Rogers 5880双面覆铜板材料，按照光刻十步法工艺流程中的清洗、涂胶、前烘、曝光、显影、后烘等流程在表面形成特定的图形区域。完成以上操作后，将基片装好备用。 [0025] 将光刻好的基片放置于花篮中，浸泡在配制好的铜刻蚀液中，轻微抖动使得铜层腐蚀均匀，等除图案外铜层完全去除且图案清晰可见即可取出，去离子水冲洗5分钟，使用氮气枪吹干后在电子显微镜下观察。观察发现表面铜晶体结构无针孔，铜面粗糙均匀一致。然后使用计时或称重法计算其刻蚀速度在1～2μm/min。 [0026] 如图1所示，对于表面覆铜5mm的基板，在设定腐蚀时间为5min时，基板表面图案能够腐蚀出来，但由于腐蚀液反应强烈，会在铜表面造成光刻胶脱落，造成局部过度腐蚀，形成表面缺陷，对较细的线条极易造成线条缺失。 [0027] 实施例2 [0028] 一种铜刻蚀液的制备，包括： [0029] 向石英杯中加入300毫升去离子水，再加入50毫升的过氧化氢水溶液(30％)，搅拌均匀后依次加入100毫升盐酸(36.5％)、50毫升冰醋酸作为缓冲剂，配制得到铜刻蚀液。 [0030] 取一片材料为Rogers 5880双面覆铜板材料，按照光刻十步法工艺流程中的清洗、涂胶、前烘、曝光、显影、后烘等流程在表面形成特定的图形区域。完成以上操作后，将基片装好备用。 [0031] 将光刻好的基片放置于花篮中，浸泡在配制好的铜刻蚀液中，轻微抖动使得铜层腐蚀均匀，等除图案外铜层完全去除且图案清晰可见即可取出，去离子水冲洗5分钟，使用氮气枪吹干后在电子显微镜下观察。观察发现表面铜晶体结构无针孔，铜面粗糙均匀一致。然后使用计时或称重法计算其刻蚀速度在1～2μm/min。 [0032] 如图2所示，对于表面覆铜5mm的基板，在设定腐蚀时间为5min时，基板表面图案腐蚀效果良好，线条边缘分明，铜面粗糙均匀一致。 [0033] 实施例3 [0034] 一种铜刻蚀液的制备，包括： [0035] 向石英杯中加入300毫升去离子水，再加入50毫升的过氧化氢水溶液(30％)，搅拌均匀后依次加入100毫升盐酸(36.5％)、100毫升冰醋酸作为缓冲剂，配制得到铜刻蚀液。 [0036] 取一片材料为Rogers 5880双面覆铜板材料，按照光刻十步法工艺流程中的清洗、涂胶、前烘、曝光、显影、后烘等流程在表面形成特定的图形区域。完成以上操作后，将基片装好备用。 [0037] 将光刻好的基片放置于花篮中，浸泡在配制好的铜刻蚀液中，轻微抖动使得铜层腐蚀均匀，等除图案外铜层完全去除且图案清晰可见即可取出，去离子水冲洗5分钟，使用氮气枪吹干后在电子显微镜下观察。观察发现表面铜晶体结构无针孔，铜面粗糙均匀一致。然后使用计时或称重法计算其刻蚀速度在1～2μm/min。 [0038] 如图3所示，对于表面覆铜5mm的基板，在设定腐蚀时间为5min时，基板表面图案能够腐蚀出来，但线条边缘不清晰，铜面粗糙均匀不一致，是腐蚀不足的表现，对于冰醋酸的添加，极大降低了其腐蚀速率。 [0039] 本发明的铜刻蚀液主要针对特殊基板的电镀覆铜及掺杂覆铜的表面刻蚀，本发明中盐酸配合过氧化氢水溶液能够很好的去除其表面的铜，加入冰醋酸做缓冲剂后，大大降低刻蚀速率，使铜在刻蚀中更加均匀可控，不会导致表面光刻胶脱落，且不会在表面留下难以去除的棕色污渍。 [0040] 以上所描述的实施例仅表达了本发明的几种优选实施例，其描述较为具体和详细，但并不用于限制本发明。应当指出，对于本领域的技术人员来说，本发明还可以有各种变化和更改，凡在本发明的构思和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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