晶圆级封装用钛种子蚀刻液的制作方法

文档序号:19116964发布日期:2019-11-13 01:16阅读:920来源:国知局

本发明涉及半导体晶圆级封装技术领域,尤其涉及一种晶圆级封装用钛种子蚀刻液。



背景技术:

随着信息化、智能化的不断发展,芯片的线宽线路不断向10nm、8nm甚至6nm的精细线路的方向持续深入。在晶圆级封装领域也是如此,由此前的几十微米的线路不断的细化,目前已经出现1μm线路的封装,因此对于相关的制程技术提出了更高的要求。

蚀刻是精细线路的制作基础,晶圆级封装中,一般会采用先真空溅镀一层钛,作为铜线路的底层,用来防止铜和硅基材之间的扩散,等铜线路制作好ok后,再将线路以外的钛层腐蚀掉,形成独立的线路。然而,在腐蚀线路的同时,也会伴随着侧蚀的问题,侧蚀太大,容易将线路底部掏空造成线路脱落。目前量产的钛蚀刻药水大多含氟,或者浓度、ph值不稳定造成蚀刻速率的不稳定,蚀刻不均匀等缺陷。国外一些材料供应商已开发出不含氟且蚀刻速率稳定,侧蚀仅有0.3um能够在超细线路下进行钛蚀刻的药水,虽然解决了部分问题,但是还是存在成本高、寿命短等问题。本专利的目的就是降低侧蚀问题,为精细线路制作提供技术支持。



技术实现要素:

针对上述技术中存在的不足之处,本发明提供一种晶圆级封装用钛种子蚀刻液,该钛种子蚀刻液具有性能稳定,适合超细线路,侧蚀小,对铜、铝几乎无腐蚀等特点。

为实现上述目的,本发明提供一种晶圆级封装用钛种子蚀刻液,该蚀刻液由a组分和b组分在使用前按体积比例混合而成,且a组分与b组分的混合比例为(0.8-1):1;

所述a组分为双氧水;

所述b组分按照浓度包括以下组分:

将上述的b组分按照组分比例配置好后再按比例与a组分混合均匀;均匀混合后根据需要再添加ph缓冲液调整到ph值控制在8-9以内后,形成该钛种子蚀刻液;该钛种子蚀刻液需要在温度在30℃-60℃之间时使用。

其中,磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组合形成该ph缓冲液,且磷酸氢二钾和磷酸二氢钾按照浓度比的比例为15:1。

其中,所述双氧水为质量分数在30%-35%之间的双氧水。

其中,所述双氧水稳定剂为含有醚键的多羧酸型或丙烯酸衍生物;可选的有丙烯酸或聚丙烯酸胺,更优选的为聚丙烯酸胺。

其中,所述防侧蚀剂为苯骈三氮唑(bta)、甲基苯骈三氮唑(tta)、巯基苯骈噻唑钠盐(mbt)中的一种或几种;所述界面活性剂为多元醇,更优选的为季戊四醇。

本发明的有益效果是:与现有技术相比,本发明提供的晶圆级封装用钛种子蚀刻液,具有如下优势:

1)磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组合形成的ph缓冲液保证蚀刻液始终处于一个合适的ph范围内从而保证了溶液的性能稳定;柠檬酸为一种络合剂,可以有效络合重金属离子,尤其是对钛离子、铜离子有着良好的络合能力,从而降低金属离子对双氧水的催化分解。双氧水稳定剂可以有效抑制双氧水的自行分解,使得蚀刻液的可靠性大大提高,抗试剂主要是金属的缓蚀剂,可以吸附在金属表面形成一层很薄的膜,保护铜及铝金属免受大气及有害介质的腐蚀;表面活性剂可以有效降低溶液的表面张力,让蚀刻液能顺利渗入线路参与反应。

2)该蚀刻液具有性能稳定,适合超细线路,最小可适用1um线路,侧蚀小,小于0.3um;对铜,尤其是铝几乎无腐蚀可以有效保护rdl线路、铜柱以及铝电极。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明,下面对本发明作进一步地描述。

该蚀刻液由a组分和b组分在使用前按体积比例混合而成,且a组分与b组分的混合比例为(0.8-1):1;

所述a组分为双氧水;双氧水为质量分数在30%-35%之间的双氧水;

所述b组分按照浓度包括以下组分:

将上述的b组分按照组分比例配置好后再按比例与a组分混合均匀;均匀混合后根据需要再添加ph缓冲液调整到ph值控制在8-9以内后,形成该钛种子蚀刻液;该钛种子蚀刻液需要在温度在30℃-60℃之间时使用。

在本实施例中,磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组合形成该ph缓冲液,且磷酸氢二钾和磷酸二氢钾按照浓度比的比例为15:1。该ph缓冲液中磷酸氢二钾起到降低ph作用,氢氧化钾起到升高ph的作用。

其中,所述双氧水稳定剂为含有醚键的多羧酸型或丙烯酸衍生物;可选的有丙烯酸或聚丙烯酸胺,更优选的为聚丙烯酸胺。

其中,所述防侧蚀剂为苯骈三氮唑(bta)、甲基苯骈三氮唑(tta)、巯基苯骈噻唑钠盐(mbt)中的一种或几种;所述界面活性剂为多元醇,更优选的为季戊四醇。

本发明的有益效果是:与现有技术相比,本发明提供的晶圆级封装用钛种子蚀刻液,具有如下优势:

1)磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组合形成的ph缓冲液保证蚀刻液始终处于一个合适的ph范围内从而保证了溶液的性能稳定;柠檬酸为一种络合剂,可以有效络合重金属离子,尤其是对钛离子、铜离子有着良好的络合能力,从而降低金属离子对双氧水的催化分解。双氧水稳定剂可以有效抑制双氧水的自行分解,使得蚀刻液的可靠性大大提高,抗试剂主要是金属的缓蚀剂,可以吸附在金属表面形成一层很薄的膜,保护铜及铝金属免受大气及有害介质的腐蚀;表面活性剂可以有效降低溶液的表面张力,让蚀刻液能顺利渗入线路参与反应。

2)该蚀刻液具有性能稳定,适合超细线路,最小可适用1um线路,侧蚀小,小于0.3um;对铜,尤其是铝几乎无腐蚀可以有效保护rdl线路、铜柱以及铝电极。

以下通过具体实施例对本发明做进一步的阐述:

实施例1:

a组分:双氧水质量分数在30%-35%之间的双氧水;

b组分:柠檬酸60g/l、聚丙烯酸胺1g/l、苯并三氮唑0.5g/l、磷酸氢二钾75g/l、磷酸二氢钾5g/l、季戊四醇1g/l余量为水混合均匀。

将上述两组分按1:1混合后加ph缓冲液调节ph至8.0,加热至30℃,测试晶圆钛种子层蚀刻所需时间,以及对铜、铝腐蚀情况,并通过fib切片观察侧蚀情况。

实施例2-4:

实施例2-4基于实施例1,区别在于实施温度分别为40℃、50℃、60℃测试晶圆钛种子层蚀刻所需时间,以及对铜、铝腐蚀情况,并通过fib切片观察侧蚀情况。

实施例5-8:

实施例5-8基于实施例1,区别在于添加ph缓冲液将蚀刻液ph调节至8.5,温度分别为30℃、40℃、50℃、60℃测试晶圆钛种子层蚀刻所需时间,以及对铜、铝腐蚀情况,并通过fib切片观察侧蚀情况。

实施例9-12:

实施例9-12基于实施例1,区别在于添加ph缓冲液将蚀刻液ph调节至9.0,温度分别为30℃、40℃、50℃、60℃测试晶圆钛种子层蚀刻所需时间,以及对铜、铝腐蚀情况。

实施例13-16:

实施例13-16基于实施例1中两组分按1:1混合后将ph调节至8.5,将蚀刻液至于50℃环境分别放置1天、7天、30天、60天后测试晶圆钛种子层蚀刻所需时间,以及对铜、铝腐蚀情况,并通过fib切片观察侧蚀情况。

实施例17:

实施例17为对比例基于购买市面现有钛蚀刻液按操作指导书最佳操作参数进行测试晶圆钛种子层蚀刻所需时间,以及对铜、铝腐蚀情况,并通过fib切片观察侧蚀情况。

蚀刻实验:

采用湿式蚀刻设备和水洗设备,晶圆首先经过电镀后表面已有rdl线路以及铜柱,晶圆表面经过前工序铜蚀刻处理已露出钛种子层,钛种子层约0.1um,部分钛种子层下面含有铝电极。相应的测试结果见下表:

实施例1-16所有蚀刻后,显微镜观察铝电极均表面光亮,无蚀点;铜柱及线路均无变化,实施例13-16蚀刻时间未见明显变化,说明蚀刻液性能稳定。实施例17显微镜观察铝电极有少量蚀点,铜柱及线路无变化。

综合上述表格,本发明的进步在于蚀刻液性能稳定可靠,并且对铜、铝无攻击。具有宽泛的操作窗口能够有效稳定的去除钛种子层,并且侧蚀控制在0.3um以内可以适用于1um超细线路,在晶圆级封装用钛种子层蚀刻具有良好的应用前景。

以上公开的仅为本发明的某一客户打样实施例,但是本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

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