高效铜蚀刻剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属蚀刻技术领域，特别涉及一种能快速蚀刻铜而不腐蚀包含铝、锌、 锡、铟以及镓中的1种以上金属氧化物的高效铜蚀刻剂。
【背景技术】
[0002] 近年来，因大画面化、高精细化的要求，显示器领域的电极布线存在精细化的倾 向，更细、更复杂的布线逼迫电极向电阻率更低的材料寻求低电阻出路。由于铜的电阻率比 常用的铝更低，因此以铜作为主要材料来制造电极成为未来的发展方向。
[0003]在目前的蚀刻剂市场中，日本走在了这个行业的前列，由于他们起步较早，技术较 为成熟，70%的国内市场都被日本的美格化学公司和三菱瓦斯化学公司所占据。这些进口 产品能有效去除铜面脏物，蚀刻后的铜面均匀，且能形成极为细小的凹凸表面，这对生产高 质量的线路板起关键作用。而国产的蚀刻剂普遍存在蚀刻不均匀、去脏能力差、表面抛光效 果不好、Ra值低等缺陷，不能很好的满足生产需要。
[0004] 同时，氧化铟锡（ΙΤ0)、氧化铟锌（ΙΖ0)、氧化铟镓锌（IGZ0)等一系列金属氧化物半 导体材料的发展使电极结构更加复杂化，铜和以上金属氧化物可能在电路板上混用。因此， 在进行蚀刻制造电路板时，蚀刻剂需要有选择性地浸蚀电极材料，即蚀刻剂在蚀刻铜层的 时候需要避免浸蚀氧化层。对于这种新型的铜蚀刻剂的研究，日本MEC公司于2011年在中国 申请了发明"蚀刻剂及使用它的蚀刻方法"（授权号：CN102560497B)。然而在蚀刻速度方面 还有一些欠缺，而且反应到最后铜层表面粗糙度会逐渐增大乃至影响产品性能。
[0005] 本发明就是为了提供一种高效铜蚀刻剂。
【发明内容】
[0006] 本发明的主要目的在于提供一种能快速蚀刻铜而不腐蚀包含铝、锌、锡、铟以及镓 中的1种以上金属氧化物的高效铜蚀刻剂。
[0007] 本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种高效铜蚀刻剂，包含以铁计为0.3-4wt %的三价铁盐、以氮计为0.2-3wt %的铵盐、6-15wt %的有机碱和余量的去离子水。
[0008] 具体的，所述三价铁盐选自硫酸铁、氯化铁、溴化铁、硝酸铁中的一种。
[0009] 具体的，所述铵盐选自硫酸铵、硫酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、氯化铵、溴化 铵、羧酸铵中的一种或多种。
[0010] 具体的，所述有机碱选自胺类化合物、咪唑类化合物、吡唑类化合物、碱金属醇盐、 碱金属羧酸盐中的一种或多种。
[0011] 进一步的，所述碱金属醇盐由钠或钾与C1-C3的一元醇或多元醇生成。
[0012] 进一步的，所述碱金属羧酸盐由钠或钾与C1-C4的一元羧酸或多元羧酸生成。
[0013] 采用上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：
[0014] 1、本发明通过铵盐与有机碱的复配维持溶液弱碱性，促进铜的浸蚀且不损伤氧化 层；
[0015] 2、缓释氨与二价铜离子络合，促进反应平衡移动，带来铜蚀刻加速，防止铜腐蚀面 变得粗糙。
【具体实施方式】
[0016] 铜蚀刻中的主要反应为：
[0017] ① 2Fe3++Cu-2Fe2++Cu2+;
[0018] 其中生成的铜离子参与副反应：
[0019] ②Cu2++ Cu·^ 2CiT;
[0020] 随着铁离子不断消耗和铜离子的不断生成，反应①逐渐放缓，而反应②逐渐加快， 最终将会在铜层表面达到平衡，但这样会使铜层表面逐渐变得粗糙，这将会影响产品导电 性能。
[0021] 有机碱水解后常带有弱碱性，而铵盐在弱碱性溶液中存在生成氨水的平衡反应：
[0022] (3)ΝΗ4++ΟΗ^ ΝΗ3 · H〇0；
[0023] 而碱性环境下，氨水能很快与铜离子发生络合反应：
[0024] ④Cu2++4NH3 · H2〇-[Cu(NH3)4]2++4H2〇;
[0025] 由于反应④速度很快，因此蚀刻中铜离子和氨水能很快地被消耗掉，因此反应② 的正向反应被抑制，而反应③的正相反应被促进，反应③带来的PH值降低问题又会被有机 碱的水解缓冲，这样反应液能较久地保持弱碱性，避免氧化层遭到腐蚀。
[0026] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0027] 实施例1-10的铜蚀液配比见表1:
[0028]表 1
[0029]
[0030] 将同种板材用实施例1-10所得铜蚀刻剂处理，同时以参照中国发明CN102560497B 配置的铜蚀刻剂处理的板材作为对照例，进行参数测试，结果见表2。
[0031] 表2
[0032]
[0033] 由上表可知，本发明铜蚀刻剂同样具有很好的选择性，而对铜的蚀刻速度以及粗 糙度的保持上面效果更佳。
[0034] 以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不 脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范 围。
【主权项】
1. 一种高效铜蚀刻剂，其特征在于：包含以铁计为ο . 3-4wt %的三价铁盐、以氮计为 0.2_3wt%的铵盐、6_15wt%的有机喊和余量的去尚子水。2. 根据权利要求1所述的高效铜蚀刻剂，其特征在于:所述三价铁盐选自硫酸铁、氯化 铁、漠化铁、硝酸铁中的一种。3. 根据权利要求1所述的高效铜蚀刻剂，其特征在于:所述铵盐选自硫酸铵、硫酸氢铵、 碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、氯化铵、溴化铵、羧酸铵中的一种或多种。4. 根据权利要求1所述的高效铜蚀刻剂，其特征在于:所述有机碱选自胺类化合物、咪 唑类化合物、吡唑类化合物、碱金属醇盐、碱金属羧酸盐中的一种或多种。5. 根据权利要求4所述的高效铜蚀刻剂，其特征在于:所述碱金属醇盐由钠或钾与C1-C3的一元醇或多元醇生成。6. 根据权利要求4所述的高效铜蚀刻剂，其特征在于：所述碱金属羧酸盐由钠或钾与 C1-C4的一元羧酸或多元羧酸生成。
【专利摘要】本发明属于金属蚀刻技术领域，涉及一种高效铜蚀刻剂，包含以铁计为0.3-4wt％的三价铁盐、以氮计为0.2-3wt％的铵盐、6-15wt％的有机碱和余量的去离子水。本发明通过铵盐与有机碱的复配维持溶液弱碱性，促进铜的浸蚀且不损伤氧化层；缓释氨与二价铜离子络合，促进反应平衡移动，带来铜蚀刻加速，防止铜腐蚀面变得粗糙。
【IPC分类】C23F1/34
【公开号】CN105624680
【申请号】CN201510990431
【发明人】王国祥
【申请人】苏州博洋化学股份有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月25日