一种蚀刻剂、其制备方法及应用与流程

本发明涉及蚀刻用组合物，具体而言，涉及一种蚀刻剂、其制备方法及应用。

背景技术：

1、为了降低阻抗，提高电化学性能，目前选用铜膜层代替了铝膜层。金属铜因具有较高的电导率，同时价格相对较低，已经被广泛运用。铜虽然具有很好的电化学性能，但是会像其他氮化硅层扩散，所以一般会在铜层与玻璃之间增加一层缓冲层，既能增加材料之间的粘合性，又能防止铜的扩散。缓冲层比较常用的是钼铌缓冲层。

2、铜跟钼铌的化学性质是有一定的差异，如果分开进行蚀刻，会造成很繁琐的工序，并且钼铌的蚀刻剂很可能与铜进行反应，出现蚀刻锥形角不佳，铜的过刻等现象。例如，以过氧化氢为主要氧化剂的蚀刻剂，在产线测试中，随着铜离子的增加，蚀刻速率明显上升，造成蚀刻量增加，角度增大等问题。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种蚀刻剂、其制备方法及应用，对铜层及钼铌膜层蚀刻时，在不同浓度铜离子的条件下，既能保持蚀刻速率又能保持锥角的稳定性。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种蚀刻剂，按质量百分比计，包括过氧化氢5.00wt％-30.00wt％、氟化物0.01wt％-2.00wt％、蚀刻抑制剂0.10wt％-10.00wt％、螯合剂1.00wt％-4.00wt％、蚀刻稳定剂1.00wt％-4.00wt％和角度改善剂0.10wt％-2.00wt％，余量为溶剂；

4、所述角度改善剂选自柠檬酸铵、柠檬酸钠、柠檬酸三乙酯、柠檬酸二氢钾、柠檬酸氢二铵中的至少一种。

5、通过对蚀刻剂的组成和用量进行优化，通过引入角度改善剂，并配合蚀刻抑制剂等其他组分的用量调整，可以同时蚀刻铜和钼铌，并且随着金属铜离子的增加，也能够保证锥角的稳定性。

6、在可选的实施方式中，按质量百分比计，还包括有机酸0.10wt％-2.00wt％和ph调节剂0.10wt％-2.00wt％；优选地，按质量百分比计，包括过氧化氢10.00wt％-25.00wt％、氟化物0.05wt％-0.50wt％、有机酸0.50wt％-1.50wt％、蚀刻抑制剂0.10wt％-2.00wt％、螯合剂1.00wt％-4.00wt％、蚀刻稳定剂1.00wt％-4.00wt％、ph调节剂0.10wt％-1.00wt％和角度改善剂0.50wt％-0.90wt％，余量为溶剂；优选地，所述溶剂为水。

7、通过引入有机酸和ph调节剂，以使蚀刻剂的ph值控制在较合适的范围，以保证反应速率控制在合适范围内，避免反应过快、过慢。通过对各组分的用量进行优化，以进一步提高蚀刻后锥角的稳定性。

8、在可选的实施方式中，蚀刻抑制剂选自5-氨基四唑、5-甲基四唑、甲基三唑、甲苯基三唑和苯并三氮唑中的至少一种。

9、选用以上几种蚀刻抑制剂能够进一步提高蚀刻的稳定性，避免在高铜离子浓度时锥角增加过快。

10、在可选的实施方式中，氟化物选自氟化铵、氟化钠、氟化氢铵、氟化氢钠、氟化钾和氟化氢钾中的至少一种。

11、氟化物主要蚀刻钼铌金属层，通过氟化物的选择和用量控制可以保证蚀刻速率。

12、在可选的实施方式中，有机酸选自醋酸、甲基磺酸、氨基磺酸和丙二酸中的至少一种。有机酸的加入可以提高铜跟钼铌层反应速度，减少钼铌残留。

13、在可选的实施方式中，螯合剂选自氨基乙酸二乙酸、亚氨基二乙酸、乙二胺四乙酸、甲基磺酰乙酸、氨甲环酸、氨三乙酸、肌氨酸和谷氨酸中的至少一种。

14、螯合剂在蚀刻的过程中，与溶液中的铜离子进行螯合作用，从而降低铜离子的活性，使过氧化氢分解速度降低，避免随着反应过程过氧化氢分解过快，出现放热爆炸的现象。

15、在可选的实施方式中，蚀刻稳定剂选自乙二醇、三乙二醇、丙二醇、1,3丁二醇和1,4丁二醇中的至少一种。

16、通过引入蚀刻稳定剂进一步提高蚀刻过程的稳定性，有利于进一步保证锥角的稳定性。

17、在可选的实施方式中，ph调节剂选自硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠和硫酸氢钾中的至少一种。

18、ph调节剂的加入使得铜/钼铌膜层的反应速度达到最佳，防止反应速率过快或过慢。

19、第二方面，本发明提供一种蚀刻剂的制备方法，根据前述实施方式中任一项蚀刻剂的组成进行制备，通过配方的优化，使制备得到的蚀刻剂能够同时蚀刻铜和钼铌金属层，随着金属铜离子的增加，也能够保证锥角的稳定性；

20、优选地，制备方法包括：按配比将各原料混合、过滤。

21、第三方面，本发明提供前述实施方式中任一项蚀刻剂或前述实施方式制备方法制备得到的蚀刻剂在含铜合金蚀刻中的应用；

22、优选地，含铜合金为铜-钼-铌合金。本发明所提供的蚀刻剂能够同时蚀刻铜和钼铌金属层，随着金属铜离子的增加，也能够保证锥角的稳定性。

23、本发明具有以下有益效果：本发明所提供的蚀刻剂通过组成和配比的优化，能够同时蚀刻铜和钼铌金属层，简化蚀刻步骤，提高生产效率；该蚀刻剂随着金属铜离子的增加，也能够保证锥角的稳定性。

24、需要补充的是，如果锥角随着铜离子增加而增大，会导致产线内基板在高铜离子浓度下因为锥角过大而导致不良率升高。

技术特征：

1.一种蚀刻剂，其特征在于，按质量百分比计，包括过氧化氢5.00wt％-30.00wt％、氟化物0.01wt％-2.00wt％、蚀刻抑制剂0.10wt％-10.00wt％、螯合剂1.00wt％-4.00wt％、蚀刻稳定剂1.00wt％-4.00wt％和角度改善剂0.10wt％-2.00wt％，余量为溶剂；

2.根据权利要求1所述的蚀刻剂，其特征在于，按质量百分比计，还包括有机酸0.10wt％-2.00wt％和ph调节剂0.10wt％-2.00wt％；

3.根据权利要求1或2所述的蚀刻剂，其特征在于，所述蚀刻抑制剂选自5-氨基四唑、5-甲基四唑、甲基三唑、甲苯基三唑和苯并三氮唑中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的蚀刻剂，其特征在于，所述氟化物选自氟化铵、氟化钠、氟化氢铵、氟化氢钠、氟化钾和氟化氢钾中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的蚀刻剂，其特征在于，所述有机酸选自醋酸、甲基磺酸、氨基磺酸和丙二酸中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的蚀刻剂，其特征在于，所述螯合剂选自氨基乙酸二乙酸、亚氨基二乙酸、乙二胺四乙酸、甲基磺酰乙酸、氨甲环酸、氨三乙酸、肌氨酸和谷氨酸中的至少一种。

7.根据权利要求1或2所述的蚀刻剂，其特征在于，所述蚀刻稳定剂选自乙二醇、三乙二醇、丙二醇、1,3丁二醇和1,4丁二醇中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的蚀刻剂，其特征在于，所述ph调节剂选自硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠和硫酸氢钾中的至少一种。

9.一种蚀刻剂的制备方法，其特征在于，根据权利要求1-8中任一项所述蚀刻剂的组成进行制备；

10.权利要求1-8中任一项所述蚀刻剂或权利要求9所述制备方法制备得到的蚀刻剂在含铜合金蚀刻中的应用；

技术总结
本发明公开了一种蚀刻剂、其制备方法及应用，涉及蚀刻用组合物技术领域。蚀刻剂中含有过氧化氢、氟化物、蚀刻抑制剂、螯合剂、蚀刻稳定剂和角度改善剂，通过组成和配比的优化，能够同时蚀刻铜和钼铌金属层，简化蚀刻步骤，提高生产效率；该蚀刻剂随着金属铜离子的增加，也能够保证锥角的稳定性。

技术研发人员：张伟明,聂航,章学春,沈楠,李玉兴
受保护的技术使用者：上海盛剑微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13