一种选择性铜及铜合金蚀刻液的制作方法

本发明属于金属湿法蚀刻和半导体显示技术交叉领域，具体涉及一种选择性铜及其合金蚀刻液。

背景技术：

1、近年来，我国集成电路、显示面板产业快速发展，并被列入我国规划重点发展方向。目前，用于以上制程的蚀刻技术主要包括气态的干法蚀刻和液态的湿法蚀刻。干法蚀刻选择比较差，工艺设备投资昂贵，湿法蚀刻是最早发展起来的蚀刻技术，能够控制对原材料的低损耗，广泛应用于半导体领域。蚀刻液作为功能性湿电子化学品的一种，能够将显影后未被掩模版覆盖的金属层通过蚀刻去除，而未蚀刻部分则保留下来作为电极使用。针对不同的金属层，蚀刻液的组成也不同。

2、为了减少信号延迟，用于线路布置的金属膜层通常选用具有较低电阻的铜或铜合金，线路蚀刻常以湿法对特制化学品进行蚀刻，将未经光刻胶保护的金属蚀刻掉形成线路。目前常用的铜及铜合金蚀刻液主要是双氧水系，但大多已报道的蚀刻液组分含量复杂，不易调控且稳定性较差，本发明旨在突出一种组分简单，具有高选择性，蚀刻均匀的铜及其合金蚀刻液。

技术实现思路

1、本发明是用于改善上述以往技术问题的发明，其目的在于，提供一种选择性铜及其合金蚀刻液，所述的蚀刻液成分包括占蚀刻液总重量3-12％的双氧水、4-8％的有机酸、2-6％的复配非离子型表面活性剂、0.05-0.3％的络合剂，剩余为去离子水。

2、进一步地，本发明涉及上述有机酸，选自柠檬酸、草酸、丙二酸、酒石酸、葡萄糖酸中的一种或几种，优选为柠檬酸。

3、进一步地，本发明涉及上述复配非离子型表面活性剂，由质量含量为2-6％的主表面活性剂和0.05-0.5％的次表面活性剂组成。

4、进一步地，本发明涉及上述主表面活性剂，选自聚乙二醇、异丙醇中的一种或几种，优选为聚乙二醇。

5、进一步地，本发明涉及上述次表面活性剂，选自脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、异十醇聚氧乙烯醚、烯丙氧基聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。

6、进一步地，所述蚀刻液成分中的络合剂，选自有机碱，优选为n，n-二甲基甲酰胺、吡啶、2，2'-联吡啶、4，4'-联吡啶、n-苯基脲中的一种或几种，进一步优选为n，n-二甲基甲酰胺。

7、本发明具有以下有益效果：

8、1、引入柠檬酸等有机酸可以提供酸性环境，提高蚀刻液的蚀刻速率，还可作为螯合剂与蚀刻产生的铜离子配位形成更加稳定的金属螯合物，避免铜离子加快双氧水的分解，使得蚀刻速率更加稳定，并且可以延长蚀刻液液的使用寿命。引入有机碱络合剂，其中的氨基可络合铜离子，避免形成氧化亚铜等催化剂，延缓双氧水分解。相对于难溶的n-苯基脲、吡啶类络合剂，本发明优选易溶的n，n-二甲基甲酰胺，便于生产。

9、2、非离子型表面活性剂不能在水溶液中溶解为离子，因此，稳定性高，不受酸、碱、盐的影响。此外，其水溶液的表面张力低，临界胶束浓度低，胶束聚集度大，使得其具有高表面活性、强去污能力和很强的增溶作用。且与离子型表面活性剂相比，非离子型表面活性剂的起泡不明显，这会减少对生产过程中所用滤芯的损伤，从而延长滤芯的寿命。两种具有特定比例的非离子型表面活性剂复配，其协同作用具有高疏水疏油性，能够极大地降低表面张力，从而提高蚀刻液的渗透性，最终达到蚀刻均匀的效果。

10、3、本发明设计的具有高选择性和高蚀刻速率的蚀刻液，组分简单，且蚀刻效果均匀，同样适用于铜合金等多层金属膜层的蚀刻。

技术特征：

1.一种选择性铜及其合金蚀刻液，其特征在于，所述的蚀刻液成分包括占蚀刻液总重量3-12％的双氧水、4-8％的有机酸、2-6％的复配非离子型表面活性剂、0.05-0.3％的络合剂，剩余为去离子水。

2.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻液成分中的有机酸为柠檬酸、乙二酸、丙二酸、酒石酸、葡萄糖酸中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于，所述复配非离子型表面活性剂，由质量含量为2-6％的主表面活性剂和0.05-0.5％的次表面活性剂组成。

4.根据权利要求3所述的蚀刻液，其特征在于，主表面活性剂为聚乙二醇。

5.根据权利要求3所述的蚀刻液，其特征在于，所述次表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、异十醇聚氧乙烯醚、烯丙氧基聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于：所述蚀刻液成分中的络合剂，选自n，n-二甲基甲酰胺、吡啶、2，2'-联吡啶、4，4'-联吡啶、n-苯基脲中的一种或几种，优选为n，n-二甲基甲酰胺。

技术总结
本发明提供一种选择性铜及其合金蚀刻液，所述的蚀刻液成分包括占蚀刻液总重量3‑12％的双氧水、4‑8％的有机酸、2‑6％的复配非离子型表面活性剂、0.05‑0.3％的络合剂，剩余为去离子水。有机酸可提供酸性环境，还可作为螯合剂与蚀刻产生的铜离子配位形成稳定的螯合物，使得蚀刻速率和蚀刻寿命更加稳定，其优选为柠檬酸。具有特定比例的复配型表面活性剂可以降低蚀刻液的表面张力，增强对试片表面的浸润性，使得蚀刻效果均匀且无残留，且能够保留原基板图案，达到良好的蚀刻效果。

技术研发人员：李少平,张宗萍,贺兆波,叶瑞,欧阳克银,黄锣锣,钟昌东,张演哲,黎鹏飞,郑秋曈,高楒羽
受保护的技术使用者：湖北兴福电子材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29