含铜金属用的蚀刻剂组成物制造技术

本发明专利技术公开一种含铜金属用的蚀刻剂组成物，包含有1wt％至25wt％的氧化剂、1wt％至30wt％的酸、0.1wt％至13wt％的铜保护剂、0.5ppm至120ppm的氯离子、0.1wt％至4wt％的铜活化剂以及余量的水。本发明专利技术的蚀刻剂组成物能够将用于晶圆级芯片封装中的重布线路工艺所使用的铜晶种层有效的蚀刻去除，同时能够大幅地降低重布线路层的线宽损失量。

Etchant Compositions for Copper-Containing Metals

The invention discloses an etchant composition for copper-containing metals, which comprises an oxidant of 1 wt% to 25 wt%, an acid of 1 wt% to 30 wt%, a copper protective agent of 0.1 wt% to 13 wt%, chloride ions of 0.5 ppm to 120 ppm, a copper activator of 0.1 wt% to 4 wt% and residual water. The etchant composition of the invention can effectively remove the copper seed layer used in the reconfiguration circuit process for wafer-level chip packaging, and can greatly reduce the line width loss of the reconfiguration circuit layer.

【技术实现步骤摘要】
含铜金属用的蚀刻剂组成物
本专利技术涉及一种含铜金属用的蚀刻剂组成物，特别是有关于一种适用于金属重布线路工艺的含铜金属用的蚀刻剂组成物。
技术介绍
晶圆级芯片封装工艺(waferlevelchipscalepackagingprocess)的金属重布线路工艺，是指经由电镀而于晶圆表面形成重布线路层(redistributionlayer,RDL)。如图1(a)～(c)所示，通常于电镀前会先将铜的晶种层(seedlayer)1溅镀于晶圆2表面，做为电镀时的导电层。之后，以曝光显影的方式借由光刻胶定义出新的导线图案，再利用电化学沉积(electro-chemicaldeposition)形成金属导线3，最后去除光刻胶，再利用蚀刻液将金属导线3之间的晶种层1去除，借以获得完整的重布线路。由于晶种层1和金属导线3的材料都是含铜金属，因此于蚀刻晶种层1时也会同时蚀刻到金属导线3。并且，为了确保晶圆2整体的蚀刻均匀性以期能够完全地去除晶种层1，通常都会施行过度蚀刻(overetching)。举例来说，若蚀刻终点(etchingendpoint)为15秒，则过度蚀刻率(overetchingrate)为100％时，指蚀刻时间为30秒。基于湿式蚀刻属于一种等向性蚀刻，晶种层1的蚀刻厚度D与蚀刻后金属导线3的线宽损失(CDloss)宽度会成正比。如图1(a)所示，金属导线3蚀刻前的宽度为W，当于晶种层1的蚀刻终点时(图1(b)参照)，金属导线3的宽度变为W1，此时金属导线3的线宽损失宽度约为晶种层1蚀刻厚度D的2倍，亦即W－W1＝2D。当过度蚀刻率为100％时(图1(c)参照)，金属导线3的宽度变为W2，此时金属导线3的线宽损失宽度约为晶种层1蚀刻厚度D的4倍，亦即W－W2＝4D。换言之，为了完全地蚀刻去除晶种层1，将会不当地导致金属导线3的线宽严重损失。随着芯片尺寸日益缩小以及高阶芯片频宽的需求日增，重布线路的线宽也须随的渐缩，但现有蚀刻过程中使用的蚀刻液会导致金属导线的线宽严重损失，使得重布线路存有导电性不佳、稳定性不高而易断裂等缺失。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种含铜金属用的蚀刻剂组成物，其不仅能够将重布线路工艺所使用的铜晶种层完全地去除，同时还能够大幅地降低重布线路层的线宽损失量。为达成前揭目的，本专利技术提供一种含铜金属用的蚀刻剂组成物，包含有1wt％至25wt％的氧化剂；1wt％至30wt％的酸；0.1wt％至13wt％的铜保护剂；0.5ppm至120ppm的氯离子；0.1wt％至4wt％的铜活化剂；以及余量的水。所述铜保护剂为包含有环氧乙烷、环氧丙烷或前述的混合的重复单元的聚醚多元醇；所述铜活化剂为具有下列化学式(I)的含硫化合物：化学式(I)R2-(X)nR1SO3M上示化学式(I)中，X为O、S或S＝O；n为1到6的整数；M为符合化合物价数需求的氢、碱金属、或铵；R1为碳数1至8的伸烷基(alkylenegroup)或伸环烷基(cyclicalkylenegroup)、碳数6至12的芳族烃(aromatichydrocarbon)或脂族芳族烃(aliphaticaromatichydrocarbon)；R2为氢、碳数1至8的羟烷基(hydroxyalkyl)、或MO3SR1，其中M与R1的定义与前述者相同。依据本专利技术一较佳实施例所为的含铜金属用的蚀刻剂组成物，其包含有1wt％至15wt％的所述氧化剂。并且，所述氧化剂为过氧化氢(hydrogenperoxide)、过硫酸铵(ammoniumpersulfate)、单过硫酸氢钾(potassiummonopersulfate)或前述的混合物。依据本专利技术一较佳实施例所为的含铜金属用的蚀刻剂组成物，其具有最高约3的pH值。此外，前述含铜金属的蚀刻剂组成物包含有3wt％至15wt％的所述酸。并且，所述酸为磷酸(phosphoricacid)、硫酸(sulfuricacid)、醋酸(aceticacid)、磺酸(sulfonicacid)或前述的混合物。前述磺酸较佳宜使用甲基磺酸(methanesulfonicacid)。依据本专利技术一较佳实施例所为的含铜金属用的蚀刻剂组成物，其包含有0.5wt％至10wt％的所述铜保护剂。并且，所述铜保护剂为聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)、聚丙二醇(polypropyleneglycol,PPG)或前述的混合物。依据本专利技术一较佳实施例所为的含铜金属用的蚀刻剂组成物，其包含有5ppm至100ppm的所述氯离子。依据本专利技术一较佳实施例所为的含铜金属用的蚀刻剂组成物，其包含有0.5wt％至3wt％的所述铜活化剂。并且，所述铜活化剂为聚二硫二丙烷磺酸钠(bis(sodiumsulfopropyl)disulfide,SPS)、3-巯基丙基磺酸(mercaptopropylsulfonicacid,MPS)或前述的混合物。依据本专利技术一较佳实施例所为的含铜金属用的蚀刻剂组成物，所述含铜金属为铜或铜合金。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1(a)～图1(c)为金属重布线路工艺的示意图，显示金属导线的线宽损失宽度；图2(a)～图2(b)为扫描式电子显微镜照片，显示金属导线蚀刻前及利用本专利技术实施例1的蚀刻剂组成物蚀刻后的线宽变化；图3(a)～图3(b)为扫描式电子显微镜照片，显示金属导线蚀刻前及利用比较例1的蚀刻剂组成物蚀刻后的线宽变化；以及图4(a)～图4(b)为扫描式电子显微镜照片，显示金属导线蚀刻前及利用比较例2的蚀刻剂组成物蚀刻后的线宽变化。其中，附图标记：1晶种层2晶圆3金属导线D厚度W，W1，W2宽度具体实施方式为能更清楚地了解本专利技术，通过以下实施方式及实施例并搭配图式进一步详细地说明本专利技术。本专利技术提供一种适用于金属重布线路工艺的蚀刻剂组成物，其适用于例如铜或铜合金的蚀刻工艺中。本专利技术所提供的一种含铜金属用的蚀刻剂组成物，包括氧化剂、酸、铜保护剂、氯离子、铜活化剂及水。在本专利技术中所使用的氧化剂用于将铜金属(或铜合金)氧化成铜离子，其具体范例为常用于蚀刻液中作为氧化剂使用的过氧化氢(hydrogenperoxide)、过硫酸铵(ammoniumpersulfate)、单过硫酸氢钾(potassiummonopersulfate)或前述的混合物。所述氧化剂的含量范围可为1wt％至25wt％，较佳为1wt％至15wt％。当氧化剂的含量低于1wt％时，则蚀刻速率过慢，导致总蚀刻时间大幅增加，致使重布线路层的线宽损失量增加；当氧化剂的含量高于25wt％时，则蚀刻速率过快而无法准确判断蚀刻终点，影响后续过度蚀刻的进行。在本专利技术中所使用的酸用于将被氧化剂氧化的铜金属(或铜合金)维持于铜离子状态，避免铜金属(或铜合金)以氧化物的形态存在，俾利于铜金属(或铜合金)蚀刻的进行。并且，本专利技术的含铜金属用的蚀刻剂组成物的pH值最好小于或等于3。当蚀刻剂组成物的pH值大于3，氧化的铜离子可能会在铜金属(或铜合金)表面产生氧化铜的固体，使得蚀刻速率变慢。所述酸的含量范围可为1wt％至30wt％，较佳为3wt％至15wt％，俾使蚀刻剂组成物的pH值维持在小于或等于3。所述酸的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含铜金属用的蚀刻剂组成物，其特征在于，包含有：1wt％至25wt％的氧化剂；1wt％至30wt％的酸；0.1wt％至13wt％的铜保护剂，为包含有环氧乙烷、环氧丙烷或前述的混合的重复单元的聚醚多元醇；0.5ppm至120ppm的氯离子；0.1wt％至4wt％的铜活化剂，为具有下列化学式(I)的含硫化合物，化学式(I)R2‑(X)nR1SO3M其中：X为O、S或S＝O；n为1到6的整数；M为符合化合物价数需求的氢、碱金属、或铵；R1为碳数1至8的伸烷基或伸环烷基、碳数6至12的芳族烃或脂族芳族烃；R2为氢、碳数1至8的羟烷基、或MO3SR1，其中M与R1的定义与前述者相同；以及余量的水。

【技术特征摘要】
1.一种含铜金属用的蚀刻剂组成物，其特征在于，包含有：1wt％至25wt％的氧化剂；1wt％至30wt％的酸；0.1wt％至13wt％的铜保护剂，为包含有环氧乙烷、环氧丙烷或前述的混合的重复单元的聚醚多元醇；0.5ppm至120ppm的氯离子；0.1wt％至4wt％的铜活化剂，为具有下列化学式(I)的含硫化合物，化学式(I)R2-(X)nR1SO3M其中：X为O、S或S＝O；n为1到6的整数；M为符合化合物价数需求的氢、碱金属、或铵；R1为碳数1至8的伸烷基或伸环烷基、碳数6至12的芳族烃或脂族芳族烃；R2为氢、碳数1至8的羟烷基、或MO3SR1，其中M与R1的定义与前述者相同；以及余量的水。2.根据权利要求1所述的含铜金属用的蚀刻剂组成物，其特征在于，其包含有1wt％至15wt％的该氧化剂。3.根据权利要求1所述的含铜金属用的蚀刻剂组成物，其特征在于，其包含有3wt％至15wt％的该酸。4.根据权利要求1所述的含铜金属用的蚀刻剂组成物，其特征在于，其包含有0.5wt％至10wt％的该铜保护剂。5.根据权利要求1所述的含...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴圣君，黄芊宁，钟时俊，
申请(专利权)人：添鸿科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71