一种集成电路用铜镍腐蚀液及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种集成电路用铜镍腐蚀液，其包含5

【技术实现步骤摘要】
一种集成电路用铜镍腐蚀液及其制备方法


[0001]本专利技术属于蚀刻液
，具体地，涉及一种集成电路用铜镍腐蚀液及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着信息
的发展，在现今社会中，半导体集成电路在各种各样的产业领域的电子设备中广泛使用。当前，各种包含Cu的多层或仅由铜组成的层正越来越多地用于半导体技术中。尤其有用的是由Cu和Ni层组成的多层，其顶层由贵金属层(Au)闭合从而与外部接触，底层由Ti或TiW层闭合。通常使用单独的蚀刻溶液对这些层分别进行蚀刻。因此，根据层结构，需要较多的操作步骤进行图案化。同时，由于可能的残留层会对随后的操作步骤造成极度破坏性结果，因而操作步骤数目提高了对过程精度的要求。
[0003]到目前为止，Cu和Ni层通常使用不同蚀刻溶液在分开步骤中进行蚀刻。因此，例如，可借助H2O2/NH4OH溶液对铜层进行蚀刻，而借助酸性过二硫酸铵溶液对镍层进行蚀刻。
[0004]HNO3/H2O2溶液可用于在单一操作步骤中对Cu和Ni层序列进行蚀刻。然而，当相应溶液用于蚀刻Cu层和Ni层时，蚀刻过程中蚀刻速率急剧下降。原因在于Cu和/或Ni离子进入该溶液中而导致溶液中的过氧化氢催化分解。当蚀刻溶液中的H2O2被消耗后，对Cu和Ni的蚀刻速率会显著改变。这意味着，使用基于HNO3/H2O2混合物的未稳定化蚀刻溶液来蚀刻Cu和Ni层仅具有有限的可行性，而且仅在技术成本较高时可获得稳定的蚀刻速率，而且不方便。
[0005]因此，需要提供便宜的稳定化的蚀刻溶液，其不仅允许对铜和镍层简便地蚀刻且具有恒定的蚀刻速率。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种集成电路用铜镍腐蚀液，其可在单一操作步骤中对Cu和Ni层进行蚀刻的蚀刻溶液。尤其地，本专利技术的铜镍腐蚀液减少了H2O2的催化分解，使得其能较为稳定且持久地蚀刻Cu和Ni层。
[0007]具体地，本专利技术提供了一种集成电路用铜镍腐蚀液，其包含5
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50wt％无机酸、1
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15wt％过氧化氢、3
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9wt％乙二胺四亚甲基膦酸、2
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6wt％二乙烯三胺五甲叉膦酸、1
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4wt％乙二胺四乙酸和余量为水。
[0008]具体地，无机酸为硝酸、硫酸或者硝酸与硫酸的混合物。优选地，无机酸为硝酸。
[0009]具体地，无机酸的量可以包括5
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50wt％中的任何范围。优选地，无机酸的量可以包括15
‑
35wt％。更优选地，无机酸可以包括15
‑
35wt％的硝酸。
[0010]具体地，过氧化氢的量可以包括1
‑
15wt％中的任何范围。优选地，过氧化氢的量可以包括5
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10wt％。
[0011]具体地，乙二胺四亚甲基膦酸的量高于二乙烯三胺五甲叉膦酸的量，并且二乙烯三胺五甲叉膦酸的量高于乙二胺四乙酸的量。
[0012]更具体地，乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的总量
不低于6wt％。
[0013]优选地，乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的量分别为3wt％、2wt％和1wt％。
[0014]更具体地，乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的总量不超过16wt％。
[0015]优选地，乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的量分别为8wt％、5wt％和3wt％。
[0016]本专利技术还提供了一种制备本专利技术的集成电路用铜镍腐蚀液的方法，其包括将5
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50wt％无机酸、1
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15wt％过氧化氢、3
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9wt％乙二胺四亚甲基膦酸、2
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6wt％二乙烯三胺五甲叉膦酸、1
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4wt％乙二胺四乙酸和使组合物总重量成为100wt％的余量的水进行混合的步骤。
[0017]具体地，在所述方法中，无机酸为硝酸、硫酸或者硝酸与硫酸的混合物。优选地，无机酸为硝酸。
[0018]具体地，在所述方法中，无机酸的量可以包括5
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50wt％中的任何范围。优选地，无机酸的量可以包括15
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35wt％。更优选地，无机酸可以包括15
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35wt％的硝酸。
[0019]具体地，在所述方法中，过氧化氢的量可以包括1
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15wt％中的任何范围。优选地，过氧化氢的量可以包括5
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10wt％。
[0020]具体地，在所述方法中，乙二胺四亚甲基膦酸的量高于二乙烯三胺五甲叉膦酸的量，并且二乙烯三胺五甲叉膦酸的量高于乙二胺四乙酸的量。
[0021]更具体地，在所述方法中，乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的总量不低于6wt％。
[0022]优选地，在所述方法中，乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的量分别为3wt％、2wt％和1wt％。
[0023]更具体地，在所述方法中，乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的总量不超过16wt％。
[0024]优选地，在所述方法中，乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的量分别为8wt％、5wt％和3wt％。
[0025]专利技术的有益效果
[0026]为了抑制HNO3/H2O2蚀刻液中过氧化氢的催化分解，本专利技术特异性地选择了乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的组合。这样的组合协同地实现了在铜和镍的蚀刻过程中HNO3/H2O2蚀刻液的稳定和持久的蚀刻。
[0027]具体地，乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸可以在蚀刻过程中稳定高效地螯合蚀刻产生的Cu和/或Ni离子，从而防止Cu和/或Ni离子对过氧化氢的分解催化作用。
[0028]另一方面，在HNO3/H2O2蚀刻液的蚀刻过程中，由于HNO3/H2O2蚀刻液成分的不断消耗，蚀刻液的pH会由低到高变化，而金属螯合剂的螯合能力对pH的变化十分敏感，从而导致在蚀刻过程中金属螯合剂对Cu和/或Ni离子的螯合能力不断变化，从而影响对过氧化氢分解的抑制，进而影响蚀刻速率。为此，本专利技术特别选择了乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸，其中在低pH下乙二胺四亚甲基膦酸的螯合能力最强，作为主
络合剂发挥作用，二乙烯三胺五甲叉膦酸的螯合能力次之，乙二胺四乙酸的螯合能力最弱。而随着pH逐渐升高，二乙烯三胺五甲叉膦酸的螯合能力增强，开始作为主络合剂发挥作用，随着pH进一步升高，乙二胺四乙酸的螯合能力增强，开始作为主络合剂发挥作用。
[0029]更进一步地，由于在较低pH下蚀刻速率较快，Cu和/或Ni离子释放地更快，所以在乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的组合中，在较低pH下主要发挥作用的乙二胺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路用铜镍腐蚀液，其包含5
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50wt％无机酸、1
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15wt％过氧化氢、3
‑
9wt％乙二胺四亚甲基膦酸、2
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6wt％二乙烯三胺五甲叉膦酸、1
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4wt％乙二胺四乙酸和余量为水。2.权利要求1的铜镍腐蚀液，其中所述无机酸为硝酸、硫酸或者硝酸与硫酸的混合物。3.权利要求1的铜镍腐蚀液，其中所述无机酸为硝酸。4.权利要求1的铜镍腐蚀液，其中乙二胺四亚甲基膦酸的量高于二乙烯三胺五甲叉膦酸的量，并且二乙烯三胺五甲叉膦酸的量高于乙二胺四乙酸的量。5.权利要求1
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4中任一项的铜镍腐蚀液，其中乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的总量不低于6wt％。6.权利要求5的铜镍腐蚀液，其中乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸和乙二胺四乙酸的量分别为3wt％、2wt％和1wt...

【专利技术属性】
技术研发人员：何珂，戈烨铭，汤晓春，
申请(专利权)人：江阴润玛电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：