不伤铜的铝蚀刻液的制作方法

本发明是关于半导体制备技术，特别是关于一种不伤铜的铝蚀刻液。

背景技术：

1、芯片制造过程中通常会使用好几种金属，其中铝是最常用的金属之一。在功率器件和存储器芯片制造及封装测试技术中，电学特性是影响器件性能的重要因素，需具备良好的导电性和稳定性以及较小的电迁移率。金属铝有较好的延展性，可制成柱状、片状、箔状和丝状，并且密度小、有良好的导电导热性能，加上储量大成本低，常应用于中低线宽尺寸芯片制造及先进封装工艺中。比如基于铝具有良好的导电和导热性能，且化学稳定性高，不易被氧化的特性，通常广泛被用于电极和衬底的制造中。

2、现有的铝蚀刻液主要为碱性体系，虽然铝刻蚀速率快，但会对光刻胶造成损伤。酸性体系的铝蚀刻液虽然满足铝蚀刻速率，但因含有硝酸，铜腐蚀速率很大，易对铜底材、铜bump造成损伤。如2004年化学工业出版社出版的《微细加工技术》一书中给出了一种铝的化学蚀刻溶液，主要是由磷酸和硝酸组成的水溶液，这种蚀刻溶液的缺点是蚀刻速度慢。而在现有技术中，主要由磷酸、硝酸、醋酸经搅拌混匀过滤制得，上述蚀刻液组合物已广泛应用在半导体基板、玻璃基板等的表面形成配线、电极等的方法。我公司之前撰写的一篇专利cn102181867a中，是对多层膜的湿法蚀刻，即用同一种药液对铝膜和钼膜两种金属膜同时进行蚀刻，由于各不同金属层间的接触会发生电池反应，导致不同差异的蚀刻行为，与单层蚀刻比，其蚀刻速率会更高(参见，例如，1994国际显示器研究会议的离子选择性检测记录(sid,conference record of the 1994international display research conference),p.424)。即该钼铝蚀刻溶液组合物在蚀刻单一铝金属膜时蚀刻速度慢。蚀刻液蚀刻单纯的铝材料过程中，往往还难以控制蚀刻角度和蚀刻量，影响产品的良率和蚀刻速率。

3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种不伤铜的铝蚀刻液，组成简单，通过优化蚀刻液的组成，消除传统配方中的强氧化性和强酸性的组成，从而有效地改善了刻蚀液的刻蚀选择性，并且具有更高的使用安全性和刻蚀过程可控性。

2、为实现上述目的，本发明的实施例提供了不伤铜的铝蚀刻液，其原料的投料组成包括，wt％：50％-65％磷酸(原料总投料中磷酸试剂的质量占比为50-65％，下同)；3％-10％醋酸；1％-6％间硝基苯磺酸钠；1％-10％缓蚀剂；1％-5％表面活性剂；余量为水。

3、在本发明的一个或多个实施方式中，原料中磷酸浓度为80wt％-85wt％(指用来配置蚀刻液的磷酸试剂的浓度为80wt％-85wt％的磷酸，下同)。

4、在本发明的一个或多个实施方式中，原料中醋酸为分析纯的。

5、在本发明的一个或多个实施方式中，原料中间硝基苯磺酸钠的纯度选择分析纯。

6、在本发明的一个或多个实施方式中，缓蚀剂选自四氮唑类化合物、三氮唑类化合物、膦酸类化合物、肼基甲酸甲酯。

7、在本发明的一个或多个实施方式中，四氮唑类化合物选自5-甲基四氮唑、5-氨基四氮唑、5-苯基四氮唑、1-甲基-5-氨基四氮唑、1-甲基-巯基-1,2,3,4-四氮唑、3-氟-4-四氮唑基苯酚、5-巯基-四氮唑-1-基-乙酸。

8、在本发明的一个或多个实施方式中，三氮唑类化合物选自5-甲基苯并三氮唑、苯并三氮唑、3-氨基-1,2,4-三唑-5-硫醇、3-氨基-1，2，3-三氮唑、4-氨基-1，2，3-三氮唑、1,2,4-三氮唑。

9、在本发明的一个或多个实施方式中，膦酸类化合物选自氨基三亚甲基膦酸、依替膦酸、乙二胺四甲叉膦酸。

10、在本发明的一个或多个实施方式中，表面活性剂选自peg400、peg600、peg800、50hb-400、月桂醇硫酸酯铵盐。

11、在本发明的一个或多个实施方式中，表面活性剂为50hb-400。

12、在本发明的一个或多个实施方式中，缓蚀剂为5-甲基苯并三氮唑。

13、与现有技术相比，根据本发明实施方式的不伤铜的铝蚀刻液，本发明为酸性体系，不会损伤光刻胶，保证较快的铝腐蚀速率的同时铜腐蚀速率显著降低，让大规模光刻生产中的刻蚀过程的控制便利性得到了显著的改善。

技术特征：

1.一种不伤铜的铝蚀刻液，其原料的投料组成包括，wt％：

2.如权利要求1所述的不伤铜的铝蚀刻液，其特征在于，所述原料中磷酸浓度为80wt％-85wt％。

3.如权利要求1所述的不伤铜的铝蚀刻液，其特征在于，所述原料中醋酸为分析纯的。

4.如权利要求1所述的不伤铜的铝蚀刻液，其特征在于，所述缓蚀剂选自四氮唑类化合物、三氮唑类化合物、膦酸类化合物、肼基甲酸甲酯。

5.如权利要求4所述的不伤铜的铝蚀刻液，其特征在于，所述四氮唑类化合物选自5-甲基四氮唑、5-氨基四氮唑、5-苯基四氮唑、1-甲基-5-氨基四氮唑、1-甲基-巯基-1,2,3,4-四氮唑、3-氟-4-四氮唑基苯酚、5-巯基-四氮唑-1-基-乙酸。

6.如权利要求4所述的不伤铜的铝蚀刻液，其特征在于，所述三氮唑类化合物选自5-甲基苯并三氮唑、苯并三氮唑、3-氨基-1,2,4-三唑-5-硫醇、3-氨基-1，2，3-三氮唑、4-氨基-1，2，3-三氮唑、1,2,4-三氮唑。

7.如权利要求4所述的不伤铜的铝蚀刻液，其特征在于，所述膦酸类化合物选自氨基三亚甲基膦酸、依替膦酸、乙二胺四甲叉膦酸。

8.如权利要求1所述的不伤铜的铝蚀刻液，其特征在于，所述表面活性剂选自peg400、peg600、peg800、50hb-400、月桂醇硫酸酯铵盐。

9.如权利要求8所述的不伤铜的铝蚀刻液，其特征在于，所述表面活性剂为50hb-400。

10.如权利要求4所述的不伤铜的铝蚀刻液，其特征在于，所述缓蚀剂为5-甲基苯并三氮唑。

技术总结
本发明公开了不伤铜的铝蚀刻液，其原料的投料组成包括，wt％：50％‑65％磷酸；5％‑10％醋酸；1％‑6％间硝基苯磺酸钠；1％‑10％缓蚀剂；1％‑5％表面活性剂；余量为水。本发明方案组成简单，通过优化蚀刻液的组成，消除传统配方中的强氧化性和强酸性的组成，从而有效地改善了刻蚀液的刻蚀选择性，并且具有更高的使用安全性和刻蚀过程可控性。

技术研发人员：邱柱,杜冰,梁豹,张兵,向文胜,赵建龙
受保护的技术使用者：江苏艾森半导体材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22