一种厚铜蚀刻组合物及其应用制造技术

本发明专利技术涉及半导体晶圆封装领域，特别涉及湿法蚀刻过程中使用的双氧水体系铜蚀刻组合物，尤其涉及一种厚铜蚀刻组合物及其应用。一种厚铜蚀刻组合物，按重量百分比计，至少包括1

【技术实现步骤摘要】
一种厚铜蚀刻组合物及其应用


[0001]本专利技术涉及半导体晶圆封装
，特别涉及湿法蚀刻过程中使用的双氧水体系铜蚀刻组合物，尤其涉及一种厚铜蚀刻组合物及其应用。

技术介绍

[0002]湿法蚀刻是半导体行业获取薄型精密微电子产品的常用手段，其包含如下三个步骤：1、使金属蚀刻组合物扩散至待蚀刻的金属材料表面；2、使金属蚀刻组合物与待蚀刻的金属材料发生化学反应；3、反应后的产物从蚀刻后的金属材料表面扩散至溶液中。过氧化氢体系的金属铜蚀刻组合物作为常用的蚀刻组合物体系，具有蚀刻速率稳定且易于控制，蚀刻金属容量大，后处理清洗简单等优点，被广泛用于湿法蚀刻领域。在晶圆级封装工艺中，厚铜层之上有显影后的光刻胶图形覆盖，金属蚀刻组合物将无光刻胶覆盖之区域腐蚀干净，留下光刻胶覆盖的图形，以便进行后续工艺处理。随着电子技术半导体行业的高速发展，厚铜层(铜层厚度在2μm以上)附着于钛金属层之上形成的凸块(bump)因其相对于铝等金属材料具有更好的导热率以及良好附着性，在晶圆级封装工艺中的应用需求急剧增大。
[0003]现有技术中，厚铜层在被蚀刻时，常常存在以下问题：1、现有技术中常用的蚀刻组合物会显著攻击光刻胶覆盖下层边缘区域的金属铜，造成底切(undercut)问题，进而导致光刻胶无法有效附着，导致光刻胶脱落，可能导致基板无法形成有效的图形；2、由于厚铜层的厚度过大(铜层厚度在2μm以上)，会导致蚀刻时的反应过于剧烈，反应产生大量气泡，导致蚀刻均匀性差，光刻胶未附着区域出现金属残留，无法有效蚀刻，影响后续工艺进行。因此，亟需一种可有效避免以上因蚀刻组合物带来的缺点，不攻击光刻胶，蚀刻均匀性高，不易产生金属铜残留，具有极佳的蚀刻选择性可保证光刻胶下层边缘的金属腐蚀低，能够使得基板上保留较好的图形效果的蚀刻组合物。
[0004]为了解决上述技术问题，提供了一种厚铜蚀刻组合物，可有效解决现有厚铜蚀刻组合物蚀刻均匀性差，容易产生金属铜残留，以及稳定性差，蚀刻组合物利用率低的问题；同时还能够解决现有技术中对光刻胶下层边缘铜腐蚀量过大的问题，能够有效的维持金属铜的图形结构，保证基板制程过程的稳定性，提高基板的良率。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的第一个方面提供了一种厚铜蚀刻组合物，所述的厚铜蚀刻组合物，按重量百分比计，至少包括1
‑
20wt％的组分A、1
‑
30wt％的组分B及其组分C；所述组分A为氧化剂；所述组分B为无机酸和/或有机酸；所述组分C为去离子水。
[0006]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述氧化剂为过氧化物。
[0007]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述过氧化物为过氧化氢和/或过硫酸盐。
[0008]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述有机酸选自柠檬酸、醋酸、酒石酸、苹果酸、甲酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、已二酸、羟基乙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、乳酸、葡萄糖酸、马来酸、苯甲酸、水杨酸中的至少一种。
[0009]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述有机酸选自醋酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、甲酸、丙烯酸、乳酸、马来酸、苯甲酸、水杨酸中的至少一种。
[0010]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述无机酸选自硫酸、磷酸、次氯酸、氯酸、硼酸、碳酸、硝酸、亚硝酸、亚硫酸、偏磷酸、碘酸、溴酸、亚硝酸、高氯酸、高碘酸、高溴酸、过硫酸、硫代硫酸、氯磺酸、硫代碳酸、氢氯酸、异氰酸中的至少一种。
[0011]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述无机酸选自硫酸、磷酸、硝酸、氢氯酸中的至少一种。
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述组分B包含至少一种无机酸和至少一种有机酸。
[0013]作为本专利技术一种优选的技术方案，组分B中，所述无机酸在厚铜蚀刻组合物中的含量为1
‑
5wt％、所述有机酸在厚铜蚀刻组合物中的含量为5
‑
15wt％。
[0014]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述厚铜蚀刻组合物，按重量百分比计，还包括0.1
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5wt％的组分D；所述组分D为离子化合物和/或除组分B外的其他酸。
[0015]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述离子化合物为氧化物和/或无机盐。
[0016]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述除组分B外的其他酸为卤酸。
[0017]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述组分D为至少一种卤酸和至少一种卤化盐的混合物。
[0018]本专利技术的第二个方面提供了所述厚铜蚀刻组合物的应用，应用于电子器件的制作领域。
[0019]有益效果
[0020]本专利技术提供的蚀刻组合物具有稳定性强、蚀刻寿命长、跑片量多的优点，有效提升了蚀刻组合物的利用率。另外，本专利技术所述蚀刻组合物能够不蚀刻或极难蚀刻钛、铝、钨、银、镍等金属，而选择性的仅对铜进行蚀刻。另外，本专利技术提供的蚀刻组合物还具有极低的侧蚀量、良好的蚀刻选择比、极佳的蚀刻均一性、较高的蚀刻稳定性、较高的蚀刻速率稳定性、较长的使用寿命等优点。
具体实施方式
[0021]参选以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本专利技术的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
[0022]如本文所用术语“由
…
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0023]连接词“由
…
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由
…
组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
[0024]当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优
选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
[0025]单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚铜蚀刻组合物，其特征在于，所述的厚铜蚀刻组合物，按重量百分比计，至少包括1
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20wt％的组分A、1
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30wt％的组分B以及组分C；所述组分A为氧化剂；所述组分B为无机酸和/或有机酸；所述组分C为去离子水。2.根据权利要求1所述的厚铜蚀刻组合物，其特征在于，所述氧化剂为过氧化物。3.根据权利要求2所述的厚铜蚀刻组合物，其特征在于，所述过氧化物为过氧化氢和/或过硫酸盐。4.根据权利要求1所述的厚铜蚀刻组合物，其特征在于，所述有机酸选自柠檬酸、醋酸、酒石酸、苹果酸、甲酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、已二酸、羟基乙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、乳酸、葡萄糖酸、马来酸、苯甲酸、水杨酸中的至少一种。5.根据权利要求1所述的厚铜蚀刻组合物，其特征在于，所述无机酸选自硫酸、磷酸、次氯酸、氯酸、硼酸、碳酸、硝酸、亚硝酸、亚硫酸、偏磷酸、碘酸、溴酸、亚硝酸、高氯酸、高碘酸、高溴酸、过硫酸、硫代硫酸、氯磺酸、硫代碳酸、氢氯酸、异氰酸中的至少一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡杭剑，高晓义，
申请(专利权)人：上海飞凯材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：