用于蚀刻铜和铜合金的水性组合物的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于蚀刻铜和铜合金的水性组合物和方法。该水性组合物包含Fe3+离子、酸和N-烷氧基化聚酰胺。该水性组合物在印刷电路板、IC衬底等的制造中制备细小结构是特别有用的。
【专利说明】用于蚀刻铜和铜合金的水性组合物
发明领域
[0001]本发明涉及用于蚀刻铜和铜合金的水性组合物和在印刷电路板、IC衬底、含铜半导体晶片等的制造中蚀刻铜和铜合金的方法。
[0002]发明背景
通过蚀刻铜或铜合金层形成电路是在生产印刷电路板、IC衬底和相关器件的生产中的标准制造步骤。
[0003]电路的负片图案通过如下形成:a)在铜层上施加抗蚀刻剂，例如聚合干膜抗蚀剂或金属抗蚀剂，b)将不被抗蚀刻剂覆盖的铜的那些部分蚀刻去除和c)从剩余的铜电路上去除抗蚀刻剂。
[0004]为此任务施加的蚀刻溶液选自不同类型的组合物，例如氧化剂和酸的混合物。蚀刻溶液的两个主要类型是基于酸(例如硫酸或盐酸)并包含过氧化氢或以FeCl3添加的Fe3+离子作为氧化剂。此类蚀刻溶液公开在C.F.Coombs, Jr., “Printed CircuitsHandbook”，第 5 版，2001，第 33.4.3 章,33.14 至 33.15 页和第 33.4.5 章，33.17 页中。
[0005]正在发生的电路小型化,在线宽/线间间隔(interline-space)值和待蚀刻的铜层厚度不允许使用常规蚀刻溶液，例如上述的这些。
[0006]当通过半加成工艺(semiadditive process) (SAP)生产铜道(copper track)时，已知的蚀刻溶液的缺点将更加明显。这里裸露的介电衬底首先用作为电导层的种晶层(seed layer)覆盖。该种晶层包括例如无电敷镀沉积的铜。然后，在种晶层上形成有图案的抗蚀刻层，并将较厚的第二铜层通过电镀沉积在该有图案的抗蚀刻层的开口中和该种晶层上。将该有图案的抗蚀刻层剥除，并通过电镀沉积的铜道(copper track)之间的种晶层需要由微分蚀刻步骤(differential etching step)去除。由无电敷镀沉积的种晶层具有比由电镀沉积的第二铜层较细的颗粒结构。不同的颗粒结构可导致各个铜层的不同蚀刻性状。
[0007]当通过改性的半加成工艺(m-SAP)生产铜道时，出现类似的情况，在所述改性的半加成工艺中厚的第二铜层沉积在有图案的抗蚀刻层的开口中和在铜第一薄层上。例如通过薄化贴至介电衬底的铜板生产该第一铜层。再次，第一和第二铜层二者都具有不同的晶粒结构。
[0008]微分蚀刻步骤施用的蚀刻溶液应只去除在铜道之间的第一铜层，而同时不掏蚀侧壁和由电镀沉积的铜道的顶部以及在下面的第一铜层或铜种晶层。
[0009]基于硫酸和过氧化氢的蚀刻溶液导致了在蚀刻期间不希望有的在第一铜层的底切(undercutting)(图1),这导致了介电衬底上铜层的不充足的粘着。
[0010]如图2中所示，基于硫酸和Fe3+离子的蚀刻溶液典型地显现出蚀刻性状。经蚀刻的铜线的较宽的底部可导致不可接受的电路短路。
[0011]发明目的
因此，本发明的第一目的是提供用于蚀刻铜和铜合金的水性组合物，这使得蚀刻后矩形形状的铜零件的形成。[0012]本发明的第二目的是从所述水性组合物中去除Cu2+离子。
[0013]发明概述
第一目的是通过用于蚀刻铜和铜合金的水性组合物实现，该组合物包含Fe3+离子、至少一种酸和至少一种选自N-烷氧基化聚酰胺类的蚀刻添加剂，所述N-烷氧基化聚酰胺类获得自a)聚酰胺和一种或多种式(I)的化合物的N-烷氧基化
【权利要求】
1.用于铜和铜合金蚀刻的水性组合物，其包含I至100g/1 Fe3+离子，10至400 g/1的至少一种酸，以及0.001至10 g/Ι的至少一种选自N-烷氧基化聚酰胺类的蚀刻添加剂。
2.根据权利要求1所述的用于铜和铜合金蚀刻的水性组合物，其中所述N-烷氧基化聚酰胺由聚酰胺与一种或多种式(I)的化合物的N-烷氧基化获得:
3.根据权利要求2所述的用于铜和铜合金蚀刻的水性组合物，其中在式(I)中的Rl和R2选自氢和甲基。
4.根据任意前述权利要求所述的用于铜和铜合金蚀刻的水性组合物，其中所述N-烷氧基化聚酰胺由根据式(II)的N-烷氧基化的内酰胺的聚合获得
5.根据权利要求4所述的用于铜和铜合金蚀刻的水性组合物，其中所述根据式(II)的N-烷氧基化的内酰胺选自乙氧基化β-内酰胺、六乙氧基化Y-丁内酰胺、八乙氧基化S-戊内酰胺、五丙氧基化δ-戊内酰胺、六乙氧基化ε_己内酰胺和十二乙氧基化ε_己内酰胺。
6.根据任意前述权利要求所述的用于铜和铜合金蚀刻的水性组合物，其中所述至少一种酸选自硫酸和甲磺酸。
7.蚀刻铜和铜合金的方法，其包括这个顺序的如下步骤: a.提供具有铜或铜合金表面的衬底， b.在第一槽中将所述衬底与权利要求1至6中任意项所述的水性组合物接触 其中接触期间铜被氧化成Cu2+离子并且所述Cu2+离子泄露在所述水性组合物中， c.在与所述衬底接触之后将所述水性组合物的部分转移至第二槽中 其中所述第二槽包含阳极和阴极，和 d.通过在所述阳极和所述阴极之间施加电流还原所述Cu2+离子为铜。
【文档编号】C23F1/18GK103842554SQ201280048796
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月8日 优先权日:2011年11月21日
【发明者】N.吕措, M.托姆斯, A.埃克斯纳, M.克洛皮施 申请人:安美特德国有限公司