专利名称：蚀刻液及使用其的半导体装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及在使用了具有电极的半导体基板的半导体装置的制造中使用的、能够选择性蚀刻铜而不蚀刻镍的蚀刻液及使用其的半导体装置的制造方法。
背景技术：
近年来，伴随电子设备的小型化的要求，正在加快该设备中使用的半导体装置的小型化、高集成化及多功能化，连接半导体装置和电子设备的电极有增加的倾向。作为这里使用的半导体装置，多使用在由铝等形成的半导体焊盘上再布线、设置凸块电极的半导体装置。为了同时应对如上所述的半导体装置的小型化、及电极数的増加，提出了各种各样的凸块电极的形成方法(例如专利文献I及2)。这些凸块电极的形成方法中包括设置在半导体焊盘(以下也简称为电扱。)上的布·线的蚀刻エ序，有时必须在不蚀刻布线中使用的镍的条件下蚀刻铜。更具体而言，专利文献I中公开的凸块电极的形成方法具有如下的蚀刻エ序在设置有由导电性材料构成的电极的基板上设置露出该电极部分的覆盖膜，进而依次设置通过溅射铜等而形成的基底导电膜、具有从该电极处延伸至形成对应的凸块电极处的开ロ部的光致抗蚀膜，并且在该开ロ部通过电镀设置铜布线以及镍布线，之后，去除光致抗蚀膜，蚀刻该基底导电膜中未被布线覆盖的部分。该蚀刻エ序中，在蚀刻用于形成基底导电膜的铜时，为了确保更高的性能，理想的是不蚀刻通过电镀形成的镍布线。另外，专利文献2中公开的凸块电极的形成方法具有如下的蚀刻エ序在设置有铝电极的半导体基板上，由钛、铜通过溅射形成晶种层，形成用于形成凸块电极的部分开ロ的抗蚀层，在该开ロ处，通过电镀等形成层叠钛、铜、镍等多种金属而成的势垒金属层，进而在其上通过电镀形成成为凸块电极的焊料，之后，去除该抗蚀层，然后蚀刻该晶种层。在该蚀刻エ序中，蚀刻用于形成晶种层的钛、铜时，为了确保更高的性能，理想的是不蚀刻用于形成势垒金属层的镍等金属。但是，在专利文献I、专利文献2的蚀刻エ序中，没有对该エ序中使用的蚀刻液进行充分的研究，导致了在蚀刻由铜形成的布线等部件时由镍形成的部件也被蚀刻。如上所述，伴随半导体装置的小型化、高集成化及多功能化，使用半导体装置的顾客所要求的性能变严格，这时，利用到目前为止的半导体装置的制造方法制造的半导体装置产生不能充分满足该要求性能的情况的倾向变明显。专利文献I :日本特开平11-195665号公报专利文献2 :日本特开2005-175128号公报
发明内容
_9] 发明要解决的问题本发明是在这样的情况下进行的发明，其目的在于，提供在使用了具有电极的半导体基板的半导体装置的制造中使用的、能选择性蚀刻铜而不蚀刻镍的蚀刻液及使用其的半导体装置的制造方法。用于解决问题的方案本发明人等为了达成上述目的进行了深入研究，结果发现，通过使用以特定组成含有过氧化氢和作为有机酸成分的特定的羟基酸即柠檬酸或苹果酸的蚀刻液，可以解决该课题。即，本发明提供以下的在使用了具有电极的半导体基板的半导体装置的制造中使用的、能选择性蚀刻铜而不蚀刻镍的蚀刻液及使用其的半导体装置的制造方法。[I] 一种用于选择性蚀刻铜的蚀刻液，其在使用了具有电极的半导体基板的半导 体装置的制造中使用，其含有过氧化氢和柠檬酸，过氧化氢的含量为O. 75 12质量％、柠檬酸的含量为f 20质量％、且过氧化氢和柠檬酸的摩尔比在O. 3飞的范围内。[2] 一种用于选择性蚀刻铜的蚀刻液，其在使用了具有电极的半导体基板的半导体装置的制造中使用，其含有过氧化氢和苹果酸，过氧化氢的含量为O. 75 12质量％、苹果酸的含量为I. 5 25质量％、且过氧化氢和苹果酸的摩尔比在O. 2飞的范围内。[3]根据上述I所述的用于选择性蚀刻铜的蚀刻液，其中，过氧化氢的含量为I. 5^7质量％、柠檬酸的含量为2 15质量％、且过氧化氢和柠檬酸的摩尔比在O. 3飞的范围内。[4]根据上述2所述的用于选择性蚀刻铜的蚀刻液，其中，过氧化氢的含量为1.5 4.5质量％、苹果酸的含量为f 15质量％、且过氧化氢和苹果酸的摩尔比在O. 3飞的范围内。[5] 一种半导体装置的制造方法，其具备使用上述广4中任ー项所述的选择性蚀刻铜的蚀刻液的蚀刻エ序。[6]根据上述5所述的半导体装置的制造方法，其中，半导体装置具有凸块电扱。[7]根据上述5或6所述的半导体装置的制造方法，其中，具备在具有电极的半导体基板的该电极上形成布线的再布线形成エ序。[8]根据上述5 7中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，半导体装置具有使用铜形成的布线。发明的效果根据本发明，能够提供在使用了具有电极的半导体基板的半导体装置的制造エ序中使用的、能选择性蚀刻铜而不蚀刻镍的蚀刻液及使用其的半导体装置的制造方法。
图I是用于说明本发明的具有凸块电极的半导体装置的制造方法A的该半导体装置的每个エ序的剖面示意图(图A (a) (h))。图2是用于说明本发明的具有凸块电极的半导体装置的制造方法A的该半导体装置的每个エ序的剖面示意图(图A (i) (p))。图3是用于说明本发明的具有凸块电极的半导体装置的制造方法B的该半导体装置的每个エ序的剖面示意图(图B (a) (g))。图4是用于说明本发明的具有凸块电极的半导体装置的制造方法B的该半导体装置的每个エ序的剖面示意图(图B (h) (m))。图5是用于说明本发明的具有凸块电极的半导体装置的制造方法C的该半导体装置的每个エ序的剖面示意图(图C (a) (e))。图6是用于说明本发明的具有凸块电极的半导体装置的制造方法C的该半导体装置的每个エ序的剖面示意图(图C (f) (k))。图7是用于说明本发明的具有凸块电极的半导体装置的制造方法D的该半导体装置的每个エ序的剖面示意图(图D (a) (g))。图8是用于说明本发明的具有凸块电极的半导体装置的制造方法D的该半导体装置的每个エ序的剖面示意图(图D (h) (D)0附图标记说明
101，201，301，401 :硅基板102，202，302,402 电极103，203，303,403 :绝缘膜104，204，304，404 :开ロ部105，205，305,405 :钛层106，206，306,406 :铜层107 :光致抗蚀层(I)108，208，308，408 :开ロ部109，209，409 :铜层110:光致抗蚀层(II)111，211:开ロ部112，210，309，410 :镍层113，310，411 :金层114，212:绝缘膜116:铜层的残渣117，311，412 :凹部207，307，407 :光致抗蚀层213:凸块电极214 :肩部脱落
具体实施例方式[蚀刻液]本发明的蚀刻液是如下的液体在使用了具有电极的半导体基板的半导体装置的制造エ序中的蚀刻エ序中使用，含有过氧化氢和作为有机酸成分的属于特定的羟基酸的柠檬酸或苹果酸，具有特定的组成。本发明的蚀刻液含有作为有机酸成分的朽1檬酸时，需要使过氧化氢的含量为O. 75 12质量％、柠檬酸的含量为f 20质量％、且过氧化氢和柠檬酸的摩尔比在O. 3飞的范围内。蚀刻液中的各成分的含量在上述范围时，过氧化氢的管理容易，过氧化氢的浓度稳定，且能够得到适当的蚀刻速度和良好的蚀刻性能，能够选择性蚀刻铜而不蚀刻镍。从同样的观点出发，优选过氧化氢的含量为I、质量％、柠檬酸的含量为2 20质量％、且过氧化氢和柠檬酸的摩尔比在O. 2^6的范围内，更优选过氧化氢的含量为I. 5^7质量％、柠檬酸的含量为2 15质量％、且过氧化氢和柠檬酸的摩尔比在O. 3飞的范围内。本发明的蚀刻液含有作为有机酸成分的苹果酸时，需要使过氧化氢的含量为O. 75^12质量％、苹果酸的含量为I. 5^25质量％、且过氧化氢和苹果酸的摩尔比在O. 2飞的范围内。蚀刻液中的各成分的含量在上述范围吋，过氧化氢的管理容易，过氧化氢的浓度稳定，且能够得到适当的蚀刻 速度和良好的蚀刻性能，能够选择性蚀刻铜而不蚀刻镍。从同样的观点出发，优选过氧化氢的含量为I、质量％、苹果酸的含量为2 20质量％、且过氧化氢和苹果酸的摩尔比在O. 2飞的范围内，更优选过氧化氢的含量为I. 5^4. 5质量％、苹果酸的含量为广15质量％、且过氧化氢和苹果酸的摩尔比在O. 3飞的范围内。本发明的蚀刻液中，作为过氧化氢及有机酸成分以外的成分，优选包含水。作为水，优选通过蒸馏、离子交换处理、过滤处理、各种吸附处理等去除了金属离子、有机杂质、颗粒等的水，特别优选纯水、超纯水。本发明的蚀刻液具有选择性蚀刻铜而不蚀刻镍的特征。因此，本发明的蚀刻液适宜在半导体装置制造エ序中的蚀刻エ序中使用，特别是在使用了镍和铜、需要选择性蚀刻铜而不蚀刻镍的半导体装置制造エ序中的蚀刻エ序中使用。[半导体装置的制造方法]优选的是，本发明的半导体装置的制造方法具有使用本发明的蚀刻液的蚀刻エ序，该半导体装置具有凸块电扱。另外，从有效发挥能选择性蚀刻铜而不蚀刻镍的本发明的蚀刻液的特征的观点来看，优选该蚀刻エ序的特征在干，为由镍形成的部件和由铜形成的部件能同时接触蚀刻液的状态、且蚀刻该由铜形成的部件。以下更具体地说明本发明的制造方法。《半导体装置的制造方法A》本发明的半导体装置的制造方法的第一实施方式(以下称为制造方法A。)依次具有晶种层形成エ序Al、光致抗蚀层(I)形成エ序A2、再布线形成エ序A3、光致抗蚀层(II)形成エ序A4、凸块电极形成エ序A5、使用本发明的蚀刻液的蚀刻エ序A6。使用图A (a) (P)详细地说明本发明的制造方法A。(エ序Al)エ序Al是在设置有电极的半导体基板上设置具有该电极露出的开ロ部的绝缘膜、进而在该开ロ部及该绝缘膜上形成晶种层的晶种层形成エ序。这里，设置有电极的半导体基板如图A (a)所示，例如在硅基板101的表面形成通过周知的制造方法制造的包含半导体元件的电路，在形成有该电路的面形成被称为焊盘的例如由铝等导电性材料形成的电极102。作为导电性材料，除铝以外，还可以优选列举出添加有钛、铜的铝合金、铜或铜合金、
令坐在该设置有电极102的半导体基板101上(形成有该电极的面)形成由氧化硅等形成的绝缘膜103，在该绝缘膜103上形成与电极102对应的开ロ部104使得电极102露出。然后，如图A (b)及(C)所示，在开ロ部104及绝缘膜103上，通过通常的溅射形成晶种层。作为用于形成晶种层的金属，可优选列举出钛、铜等，可以如图A (b)及(c)所示地设置多层由这些金属形成的层、钛层105、铜层106等层。另外，从与电极102的密合性、半导体装置的制作管理的观点考虑，优选在基板上设置钛层105。(エ序A2)
エ序A2是光致抗蚀层(I)形成エ序，其使包含前述晶种层的设置在电极上的部位及用于形成凸块电极的部位的区域开ロ，形成具有使该晶种层露出的开ロ部108的光致抗蚀层(1)107。首先，如图A (d)所示，在铜层106上形式光致抗蚀层(1)107。然后，将该光致抗蚀层曝光、显影，形成如图A (e)所示的具有开ロ部108的光致抗蚀层(I) 107，所述开ロ部108用于形成再布线，所述再布线将包含晶种层的设置在电极102上的部位和用于形成后述的凸块电极的部位的区域连接。(エ序A3)エ序A3是在前述开ロ部108设置布线进行再布线的再布线形成エ序。通过该再布线形成エ序，进行在具有电极102的半导体基板101的该电极102上形成布线的再布线形成。布线使用铜、镍等材料，优选如图A (f)所示地至少具有由铜形成的铜层109。另外，布线通常通过电镀处理铜、镍来设置。(エ序A4)エ序A4是光致抗蚀层(II)形成エ序，其中，如图A (g)及(h)所示，将在エ序A3·中形成的光致抗蚀层(I) 107去除，以被覆晶种层及布线的方式形成光致抗蚀层(II) 110，进而进行曝光、显影，由此在光致抗蚀层(II)IlO形成用于形成凸块电极的开ロ部111。该光致抗蚀层(II) 110利用常规方法设置即可。(エ序A5)エ序A5是凸块电极形成エ序，其中，如图A (i)及(j)所示，在前述光致抗蚀层
(II)110的用于形成凸块电极的部位设置开ロ部111使得再布线的铜层109露出，在该开ロ部111形成具有至少ー层由镍形成的镍层112的凸块电扱。凸块电极可以使用锡、铅、它们的合金(錫-铅合金)以及金、钯、镍、铜等通过电镀来形成，可以由ー层或多层形成。例如，可以如图A( j)所示在设置镍层112之后，设置金层113来形成凸块电极。本发明的制造方法中，用于形成凸块电极的至少ー层为由镍形成的镍层112时，可以有效地发挥本发明的蚀刻液具有的能选择性蚀刻铜而不蚀刻镍的性能。(エ序A6)エ序A6是蚀刻エ序，其中，如图A (k)所示地将前述光致抗蚀层(II) 110去除之后，进而如图A (I)及(m)所示地蚀刻钛层105、铜层106等晶种层中未被铜层109这样的布线覆盖的露出部分。该蚀刻エ序中，需要使用本发明的蚀刻液。通过使用本发明的蚀刻液，蚀刻液中的过氧化氢的管理容易，且能得到适当的蚀刻速度和良好的蚀刻性能，能选择性蚀刻铜而不蚀刻镍。使蚀刻液接触蚀刻对象物的方法没有特别限定，例如可以采用通过滴下、喷射等形式使蚀刻液与对象物接触的方法；使对象物浸溃在蚀刻液中的方法等。本发明中，优选采用向对象物喷射蚀刻液使它们接触的方法。作为蚀刻液的使用温度，优选为50°C以下的温度，更优选为2(T50°C，进ー步优选为2(T40°C，特别优选为25 35°C。蚀刻液的温度为50°C以上吋，蚀刻速度増大，但液体的稳定性变差，难以使蚀刻条件保持固定。通过使蚀刻液的温度为50°C以下，可以使蚀刻液的组成变化较小，得到稳定的蚀刻速度。另外，为20°C以上时，蚀刻速度不会变得过慢，生产效率不会显著降低。如图A (I)所示，在エ序A6的蚀刻エ序中蚀刻铜层106时，镍层112的侧面暴露在蚀刻液中。这样的情况下，如果使用本发明的蚀刻液，则不会出现如图A (P)所示的镍层112被蚀刻而形成凹部117的情况，能够选择性地仅蚀刻铜层106。另外，本发明的蚀刻液具有良好的蚀刻性能，因此，也不会产生图A (ο)所示的铜层的残渣116。本发明的制造方法A中，如图A (η)所示，进而可以在形成有凸块电极的区域以外的部分形成绝缘膜114。该绝缘膜114的形成优选使用环氧树脂、聚酰亚胺树脂等绝缘性有机材料等。《半导体装置的制造方法B》本发明的半导体装置的制造方法的第二实施方式(以下称为制造方法B。)依次具 有晶种层形成エ序BI、光致抗蚀层形成エ序Β2、再布线形成エ序Β3、使用本发明的蚀刻液的蚀刻エ序Β4、绝缘膜形成エ序Β5、及凸块电极形成エ序Β6。使用图B (a) (m)详细地说明本发明的制造方法B。(エ序BI)エ序BI是晶种层形成エ序，其在设置有电极202的半导体基板201上设置具有该电极202露出的开ロ部204的绝缘膜203，进而在该开ロ部204及该绝缘膜203上形成晶种层，如图B (a) (c)所示，与前述エ序Al相同。(エ序B2)エ序B2是光致抗蚀层形成エ序，其使在エ序BI中设置的由钛层205及铜层206形成的晶种层的包含设置在电极202上的部位及用于形成凸块电极的部位的区域开ロ，形成具有使该晶种层露出的开ロ部208的光致抗蚀层207。エ序B2如图B (d)及(e)所示，与前述エ序A2相同。(エ序B3)エ序B3是在前述开ロ部208设置布线进行再布线的再布线形成エ序。布线使用铜、镍等材料。例如，可以如图B (f)及(g)所示，依次层叠铜层209和镍层210，形成再布线。另外，布线通常通过电镀处理铜、镍来设置。(エ序B4)エ序B4是蚀刻エ序，其中，如图B (h)所示将前述光致抗蚀层207去除之后，进而如图B (i)及(j)所示，蚀刻钛层205、铜层206等晶种层中未被铜层209及镍层210这样的布线覆盖的露出部分。该蚀刻エ序中，需要使用本发明的蚀刻液。通过使用本发明的蚀刻液，蚀刻液中的过氧化氢的管理容易，且能够得到适当的蚀刻速度和良好的蚀刻性能，能够选择性蚀刻铜而不蚀刻镍。エ序B4中的蚀刻的各条件与エ序A6相同。如图B (i)所示，在エ序B4的蚀刻エ序中将铜层206蚀刻时，镍层210暴露在蚀刻液中。这种情况下，如果使用本发明的蚀刻液，则不会出现图B (m)所示的镍层210被蚀刻而形成肩部脱落214的情况，能够选择性地仅蚀刻铜层206。另外，本发明的蚀刻液具有良好的蚀刻性能，因此也不会产生铜层的残渣。(エ序B5)エ序B5是如图B (k)所示地形成在用于设置凸块电极的区域具有开ロ部211的绝缘膜212的绝缘膜形成エ序。绝缘膜212的形成中，优选使用环氧、聚酰亚胺等有机绝缘材料。绝缘膜212如下来形成通过旋涂等涂覆该有机绝缘材料，并设置使再布线部分(图B的情况为镍层210)露出的开ロ部211。根据绝缘膜212中使用的有机绝缘材料的不同，开ロ部的形成方法不同，例如涂覆有机绝缘材料后，涂布光致抗蚀剂，将该光致抗蚀剂曝光、显影，然后蚀刻绝缘膜212从而设置开ロ部211，或者，在该有机绝缘材料为感光性的材料时，也可以在涂覆该有机绝缘材料之后，直接曝光、显影，形成具有开ロ部211的绝缘膜212。(エ序B6)エ序B6是在开ロ部211形成凸块电极213的凸块电极形成エ序。凸块电极213可以安装焊锡球而设置。《半导体装置的制造方法C》本发明的半导体装置的制造方法的第三实施方式(以下称为制造方法C。)依次具有晶种层形成エ序Cl、光致抗蚀层形成エ序C2、凸块电极形成エ序C3、及使用本发明的蚀刻液的蚀刻エ序C4。使用图C (a) (k)详细地说明本发明的制造方法C。(エ序Cl)·
エ序Cl是晶种层形成エ序，其在设置有电极302的半导体基板301上设置具有该电极302露出的开ロ部304的绝缘膜303，进而在该开ロ部304及该绝缘膜303上形成晶种层，如图C (a) (c)所示，与前述エ序Al或者BI相同。(エ序C2)エ序C2是光致抗蚀层形成エ序，其使エ序Cl中设置的由钛层305及铜层306形成的晶种层的包含设置在电极302上的部位的区域开ロ，形成具有使该晶种层露出的开ロ部308的光致抗蚀层307。エ序C2如图C (d)及(e)所示，与前述エ序A2或者B2相同。(エ序C3)エ序C3是在开ロ部308形成具有至少ー层由镍形成的镍层309的凸块电极的凸块电极形成エ序。エ序C3除开ロ部111的形成以外与エ序A5相同，可以如图C (f)及(g)所示在设置镍层309之后设置金层310而形成凸块电扱。(エ序C4)エ序C4是蚀刻エ序，其中，如图C (h)所示地将前述光致抗蚀层307去除之后，进而如图C (1)及(」)所示地蚀刻钛层305、铜层306等晶种层中未被镍层309、金层310这样的凸块电极覆盖的露出部分。该蚀刻エ序中，需要使用本发明的蚀刻液。通过使用本发明的蚀刻液，蚀刻液中的过氧化氢的管理容易，且能够得到适当的蚀刻速度和良好的蚀刻性能，能够选择性蚀刻铜而不蚀刻镍。エ序C4中的蚀刻的各条件与エ序A6相同。如图C (i)所示，在エ序C4的蚀刻エ序中蚀刻铜层306时，镍层309暴露在蚀刻液中。这种情况下，如果使用本发明的蚀刻液，则不会出现图C (k)所示的镍层309被蚀刻而形成凹部311的情况，能够选择性地仅蚀刻铜层306。另外，本发明的蚀刻液具有良好的蚀刻性能，因此也不会产生铜层的残渣。《半导体装置的制造方法D》本发明的半导体装置的制造方法的第四实施方式(以下称为制造方法D。)依次具有晶种层形成エ序Dl、光致抗蚀层形成エ序D2、凸块电极形成エ序D3、及使用本发明的蚀刻液的蚀刻エ序D4。本发明的制造方法D的各エ序以图D (a) (I)表示。如图D (a) (I)所示，制造方法D除在凸块电极形成エ序D3中设为由铜层409、镍层410及金层411这三层形成的凸块电极以外，与制造方法C相同。
如图D (j)所示，在エ序D4的蚀刻エ序中蚀刻铜层406时，镍层410暴露在蚀刻液中。这种情况下，如果使用本发明的蚀刻液，则不会出现图D (I)所示的镍层410被蚀刻而形成凹部412的情况，能够选择性地仅蚀刻铜层406。另外，本发明的蚀刻液具有良好的蚀刻性能，因此也不会产生铜层的残渣。本发明的制造方法中，利用制造方法A及B，能够得到进行了在具有电极的半导体基板的该电极上形成布线的再布线的具有凸块电极的半导体装置。根据这些制造方法，能够使用电极间距为150 μ m以下、100 μ m以下、进而50 μ m以下的窄间距的半导体基板。另夕卜，能够得到凸块电极的间距为500 μ m以下、250 μ m以下、进而200 μ m以下的窄间距的半导体装置。因此，利用本发明的制造方法得到的半导体装置能够充分对应近年来的小型化、高集成化及多功能化。 实施例以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不受这些例子的任何限定。《评价方法》评价项目I.铜层(布线)的蚀刻速率的计算将通过溅射形成了铜膜(铜膜的厚度5000A)的硅基板在30°C下在各实施例及比较例的蚀刻液中浸溃2分钟，使用荧光X射线分析装置(“SEA2110L) “，エスエス了イナノテクノロジー社制造)測定浸溃前后的膜厚变化，计算蚀刻速率(μπι/分钟)。评价项目2.镍的蚀刻速率的计算将在钢材上通过电镀形成了镍膜(镍膜的厚度5μπι)的基板在30°C下在各实施例及比较例的蚀刻液中浸溃I小时，測定浸溃前后的重量，计算蚀刻速率(人/分钟)。评价项目3.蚀刻液(过氧化氢)的稳定性的评价求出将各实施例及比较例的蚀刻液在50°C的条件下放置I周时各蚀刻液中的过氧化氢的分解率，按照以下的基准进行评价。分解率不足10%时，判断稳定性优异，为10%以上且不足20%时，判断在经济性方面不充分，在安全方面的液体管理中需要注意，但为实用上没有问题的程度，为20%以上时，判断为无法使用的程度。〇分解率不足10%Δ :分解率为10%以上且不足20%X :分解率为20%以上评价项目4.使用半导体基板的蚀刻的评价使用各实施例及比较例的蚀刻液，按照制造方法Al的顺序制造半导体装置。此时，蚀刻温度为30°C，蚀刻时间设为用作为该半导体装置的晶种层的通过溅射设置的铜膜(膜厚=3000人)除以在上述评价项目I中得到的蚀刻速率而算出的时间的2倍。对所得半导体装置，分别按照下述基准评价通过电镀设置的镍层的凹部(制造方法A、C及D的情況)、或肩部脱落(制造方法B的情況)的状态、及作为晶种层设置的铜层的蚀刻后的残留状态。(关于镍层的凹部或肩部脱落的状态)O :完全没有发现镍层的凹部或肩部脱落Δ :存在少许镍层的凹部或肩部脱落，但实用上没有问题
X :镍层的凹部或肩部脱落明显，无法使用(铜层的残留状态)O :蚀刻后，完全没有发现铜层的残留Δ :蚀刻后，发现少许铜层的残留，实用上产生阻碍X :蚀刻后，铜层的残留显著，无法使用
《处理液的制备》按照表I及2所示的配混组成(质量％)，制备各实施例及比较例中使用的蚀刻液。实施例Af A51及比较例Af A49 (利用制造方法A的半导体装置的制造)按照制造方法A (图A (a) (η))的顺序，制作具有电极及凸块电极的半导体装置。这里，在图A (kr (m)所示的蚀刻エ序中，使用各实施例及比较例的蚀刻液，依次进行光致抗蚀层110、铜层106及钛层105的蚀刻。另外，钛层105及铜层106均通过溅射来设置，其层厚均为3000人，再布线的铜层109及用于形成凸块电极的镍层112及金层113均通过电镀设置，其层厚分别为3 μ m、2 μ m及5μπι。对于各实施例及比较例中得到的半导体装置，将按照上述评价项目4进行评价而得到的结果示于表I及表2。另外，对于各实施例及比较例中使用的蚀刻液，将按照上述评价项目Γ3进行评价而得到的结果示于表I及表2。实施例BI Β51及比较例BI Β49按照制造方法B (图B (a) (I))的顺序，制作具有电极及凸块电极的半导体装置。钛层205及铜层106均通过溅射来设置，其层厚均为3000人，在再布线エ序中设置的铜层209及镍层210均通过电镀来设置，其层厚分别为3 μ m及2 μ m。图B (h)^ (j)所示的蚀刻エ序中，使用蚀刻液依次进行光致抗蚀层207、铜层206及钛层205的蚀刻。这里，实施例Bl、51及比较例Bl、49中使用的蚀刻液分别与实施例ΑΓΑ51及比较例AfA49中使用的蚀刻液相同，评价项目广3的评价也相同。对于各实施例及比较例中得到的半导体装置，按照上述评价项目4进行评价，结果，实施例BfB 51及比较例Bl、49分别与使用相同的蚀刻液的实施例Af A51及比较例A1 A49相同。将这些结果不于表I及表2。实施例Cl C51及比较例Cl C49按照制造方法C (图C (a) (j))的顺序，制作具有电极及凸块电极的半导体装置。钛层305及铜层306均通过溅射来设置，其层厚均为3 000 A，作为凸块电极设置的镍层309、金层310均通过电镀来设置，其层厚分别为3 μ m及10 μ m。在图C (h) (j)所示的蚀刻エ序中，使用蚀刻液依次进行光致抗蚀层307、铜层306及钛层305的蚀刻。这里，实施例Cf C51及比较例Cf C49中使用的蚀刻液分别与实施例AfA51及比较例AfA49中使用的蚀刻液相同，评价项目f 3的评价也相同。对于各实施例及比较例中得到的半导体装置，按照上述评价项目4进行评价，结果，实施例CfC51及比较例CfC49分别与使用相同蚀刻液的实施例AfA51及比较例A1 A49相同。将这些结果不于表I及表2。实施例Dl D51及比较例Dl D49按照制造方法D (图D (a) (k))的顺序，制作具有电极及凸块电极的半导体装置。钛层405及铜层406均通过溅射来设置，其层厚均为3000人,作为凸块电极设置的铜层409、镍层410、金层411均通过电镀来设置，其层厚分别为10 u m、3 u m及5 u m。在图D (i) (k)所示的蚀刻エ序中，使用蚀刻液依次进行光致抗蚀层407、铜层406及钛层405的蚀刻。这里，实施例D1 D51及比较例Dl D49中使用的蚀刻液分别与实施例Α1 Α51及比较例Α1 Α49中使用的蚀刻液相同，评价项目f 3的评价也相同。对于各实施例及比较例中得到的半导体装置，按照上述评价项目4进行评价，结果，实施例DfD51及比较例DfD49分别与使用相同蚀刻液的实施例A1 A51及比较例AfA49相同。将这些结果示于表I及表2。[表 I]表I
ha I mmm ΓΙΓ Ι αΤΤ—Si 'η,ο；_______ "丨""丨Si…SSi i
浓度舰漆度…*a——1ft ——— ——liM——— Μ—Ni————— 德爐..Btii——mmt*· C质量^iim%j(靡尔比〕ium/m'm, Α/mkt}Csec]Elf聰
A-D1 0I 持麵1575SM10 | 不足50Λ3SO O
.束~ρ2 ο _靡ηη4,7ι,ο ；不足soδ—- __ -_
A-D3II 持It酸tS77OJ;不足 50Δ一- !-
A-^D4I片權 R10824.5OSI 不足 50Λ—一. 一
A-D58β83S.O0,8 不足 50厶45Q _ O
-A-Dβ%賺齒15782JOJ;不足 50O一一·ミー
A-D β持#酸10843.40.6;不足 50O50O O
A Dg6mm......... ISi"48QM 不足 50OI SOO . O
、A~DS5持檷酸IS80U0.5 不足50OI -雌丨 一
^ A-D10&梓瞧10852.8 M 不足 50O| —--
施115β一 89AJ 0.S =FgSOρ _ 72O O
A-D124持 _βt SO3J「<M 不荜 50 |O90OO
例 A~D134 5I 914,5CM 不足 50O——'—
A-D143: 15mUOJ 不足 50 j&—
Λ D153转鍵10￠7IJOJ 不定 50 iO—— 一
A-D 63WM5023.4OJ:不足 K) jO--:—
A-AJi —a__9__<__ __μ__QJ■■■■,■■通 a...Ω--m--O—.:——Q—
A-D δ 24 1Γ ; 15 S3 OJ Q2 50 .. .O .......-- — —
h-B m\一.榨_1^ 3m3.8oj不足紐”-B—..........isoO : I Q
X- DnnIl ~ 1089OJQZ不足 50O—
A-D 22IfrTO·.§N1.1 QJ不￡50 .Q......_ ….ニ............ニ…
A-D 231IftiW12 \ BIMOJ^Lm^.Q.__
A-O 110Wlii 11 I 79S.11Λ ;不足 SOxI.一'-.—.
A-D tID梓^10805J 1J3 ;不足 50x~ "".一
Γ n A-D 310!58511J1,0 ;不足 50x— —;—A-D 4B持_I8845J Q· ...—Li 里 50. ..A........45.....0 , A
A-D 5i柠麵i587^ i.0 OJ ；不足 50X___-_一.………._
A-D β6.ffSB5JOJ 5不足50Q 60 OA
A —β.......特麵;588し i.8 ……OJ -不西……—.M................ O..................................................A
A--D a5#SS!~ ~ 90§,7... . OS.:不足 50Λ ! 72O. .. A..
A ~ O S5持4S言 J . 0,5 HPQ合....I . _____________ニ...........—.
A^D 105矜麵3§29-4. . . 0.4 不足 50A I —.....
A-O 11S.........'t8314.10.3 . L不黑餃4 L ニ...... 一—
A-D 125； ——— 'W283 丨 0.2 .不足 50Δ I ISOOX
A-D 1344rtm■4925.7 0,4不足 &0Δ ； SO O A
λ' - Ο.....14 ~I~狩 I.^34B.7 0.2不足 50A , 180O Δ
Κ‘3 ——4Μt..一Μ—. j—…0.2.:.不足-50Δ ；-一-.
枕 A D 163柄_SI9617J0 丨 OJ :不足 50Δ 丨ー一x
较 I~D1.7a.. mm ..一…神.，..,5.7—丨….OJ ;界足 50O織O . A .
例卜 Dia2特^■t9 1.IJ I 不^—-ニ—
Ifm......J誠”…M.一.Hf0.1.不足50O ,—........-............一 .—
A-D to\I9WOtS98.δ11Λ 1 不足 O 1.不足 50Oニ.........................一…一—
A-O 210Ρ5Ιτ Ικ":1089.5OJ i 不足 O」，不足 50O 一...一...一
A-D 220.5—nm…ΓS ^U3OJ ;不足 0. :不足 50Q j .....ニ—=_ニ—_
A^Dliri-:ニI……IT-.. M しt- --1 --7-2........x …一
A-D245两_ 88 U;不足 0.1 + 足 50 A藥.......一--——…二-.
A-D255酪酸(丁酸)—8—…$ 1Jj 不g..0:. U 不足 50 Λ|響.一———一—…
A Γ2§5' Μ — 68 1.9I OJ S,_ A .| .120.......上.......I——
A-D2 5琥麵 S8711 一......一.........一....I翻——
A-D285...........—； 8..JI 一.一P. 0.2 :不足—50—— — .| ..O …X …
A-D295浩马酸 887ΙΛ 赠...二.....こ,难$.....——
A - D30S马辑· SΒ72.1 SJ S·…….. — . ニ…
A-D315ニ甘 _黢；8Β7i Z3 ^SO-I . .^F& 50 AI 一.....一 .
A-D32S戌ニ酸S8 14 ;.. 50.…Δ|.180 . . O.......
A -O335" —i Ift I 2·4I 0-4 :不足 §θ| ΔI§0 I O[表2]表权利要求
1.一种用于选择性蚀刻铜的蚀刻液，其在使用了具有电极的半导体基板的半导体装置的制造中使用，其含有过氧化氢和柠檬酸，过氧化氢的含量为O. 75^12质量％，柠檬酸的含量为f 20质量％，且过氧化氢和柠檬酸的摩尔比在O. 3飞的范围内。
2.一种用于选择性蚀刻铜的蚀刻液，其在使用了具有电极的半导体基板的半导体装置的制造中使用，其含有过氧化氢和苹果酸，过氧化氢的含量为O. 75 12质量％，苹果酸的含量为I. 5^25质量％，且过氧化氢和苹果酸的摩尔比在O. 2飞的范围内。
3.根据权利要求I所述的用于选择性蚀刻铜的蚀刻液，其中，过氧化氢的含量为I.5 7质量％，柠檬酸的含量为2 15质量％，且过氧化氢和柠檬酸的摩尔比在O. 3飞的范围内。
4.根据权利要求2所述的用于选择性蚀刻铜的蚀刻液，其中，过氧化氢的含量为I.5^4. 5质量％，苹果酸的含量为f 15质量％，且过氧化氢和苹果酸的摩尔比在O. 3飞的范围内。
5.一种半导体装置的制造方法，其具有使用权利要求广4中任一项所述的用于选择性蚀刻铜的蚀刻液的蚀刻エ序。
6.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其中，半导体装置具有凸块电扱。
7.根据权利要求5或6所述的半导体装置的制造方法，其具备在具有电极的半导体基板的该电极上形成布线的再布线形成エ序。
8.根据权利要求5 7中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，半导体装置具有使用铜形成的布线。
全文摘要
本发明提供在具有电极的半导体基板的再布线中使用的、能选择性蚀刻铜而不蚀刻镍的蚀刻液及使用其的半导体装置的制造方法。含有过氧化氢和柠檬酸、且过氧化氢的含量为0.75~12质量%、柠檬酸的含量为1~20质量%、且过氧化氢和柠檬酸的摩尔比在0.3~5的范围内的在半导体基板的再布线中使用的蚀刻液；含有过氧化氢和苹果酸、且过氧化氢的含量为0.75~12质量%、苹果酸的含量为1.5~25质量%、且过氧化氢和苹果酸的摩尔比在0.2~6的范围内的在半导体基板的再布线中使用的用于选择性蚀刻铜的蚀刻液、及使用这些蚀刻液的半导体装置的制造方法。
文档编号H01L23/52GK102687251SQ20108005735
公开日2012年9月19日 申请日期2010年12月14日 优先权日2009年12月15日
发明者大前健祐, 细见彰良 申请人:三菱瓦斯化学株式会社