CN101418449A

CN101418449A - 用于铜/钼金属的蚀刻液组成物及蚀刻方法

Info

Publication number: CN101418449A
Application number: CNA2007101673174A
Authority: CN
Inventors: 林震威; 蔡墨勋
Original assignee: BASF Electronic Materials Taiwan Co Ltd
Current assignee: BASF Electronic Materials Taiwan Co Ltd
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-04-29

Abstract

本发明提供一种用于铜/钼金属的蚀刻液组成物，其包含：过氧化氢，其含量范围以蚀刻液组成物总重计为1至25重量％；氨基酸，其含量范围以蚀刻液组成物总重计为0.1至15重量％；pH值稳定剂，其含量范围以蚀刻液组成物总重计为0.1至15重量％；含氟酸，其含量范围以蚀刻液组成物总重计为0.01至2重量％；酸性pH值调整剂，其含量范围以蚀刻液组成物总重计为0.01至3重量％；及水性介质。本发明亦提供一种使用本发明蚀刻液组成物蚀刻铜/钼金属的方法。

Description

用于铜/钼金属的蚀刻液组成物及蚀刻方法

技术领域

本发明系关于一种用于铜/钼两层复合金属层(Cu/Mo bilayer)的蚀刻液组成物，其可用于定义铜/钼两层复合金属层的蚀刻图形。本发明蚀刻液组成物可应用于平面显示器、集成电路、覆晶封装(Flip Chip)、印刷电路板、彩色滤光片、微机电、或铜/钼两层复合金属层的其它应用的蚀刻制程中。

背景技术

随着半导体、平面显示器及微机电制程往大尺寸及高速反应趋势发展，传统上使用的铝金属导线已无法满足电子迁移速率的需求，所以采用更低电阻值的金属材料(例如铜金属)做为导线，具有改善电流传导速度的优势。然而，虽然铜金属有低阻抗的优点，却也有容易氧化及无法进行干式蚀刻的缺点。再者，由于铜金属与玻璃基板或硅基板的结合性不佳，所以铜金属导线的应用面临使用上的困难。倘若在铜金属与基板之间填上一层钼金属则可以解决铜金属导线附着在基板上的问题。因此，铜/钼两层复合金属层渐渐成为金属导线发展的主要结构。

然而，以铜/钼两层复合金属层为主的蚀刻制程中，仍有下列问题尚待克服：

1、铜/钼的蚀刻率选择比差异，不易克服。

2、铜/钼导线的侧蚀(CD Loss)太大。

3、铜/钼导线的侧边斜角角度会大于或等于90°。

本案发明人经广泛研究发现，具有本文中所定义之组成之蚀刻液组成物，可有效解决上述问题。

发明内容

鉴此，本发明之一目的为提供一种用于铜/钼金属的蚀刻液组成物，其包含：过氧化氢，其含量范围以蚀刻液组成物总重计为1至25重量％；氨基酸，其含量范围以蚀刻液组成物总重计为0.1至15重量％；pH值稳定剂，其含量范围以蚀刻液组成物总重计为0.1至15重量％；含氟酸，其含量范围以蚀刻液组成物总重计为0.01至2重量％；酸性pH值调整剂，其含量范围以蚀刻液组成物总重计为0.01至3重量％；及水性介质。

本发明的蚀刻液组成物使用于铜/钼电子线路图案的成形上，具有蚀刻速率稳定、均匀、侧蚀(under cut)小及线路边缘斜角(tape angle)合适的优点。

本发明的主要目的为提供一种使用本发明蚀刻液组成物蚀刻铜/钼金属的方法。

附图说明

藉由以下附图及说明，可充分了解本发明的目的、特征及其优点。其中：

图1为以本发明蚀刻液组成物蚀刻后的层板侧视图。

图2为以本发明蚀刻液组成物蚀刻后层板表面的光学显微镜1000X放大照片。

图3为以本发明蚀刻液组成物蚀刻及去光阻后的层板俯视图。

具体实施方式

本发明所请用于铜/钼金属的蚀刻液组成物，其包含：过氧化氢、氨基酸、pH值稳定剂、含氟酸、酸性pH值调整剂及水性介质。

不欲受理论所限制，咸信本发明所使用的过氧化氢可用于氧化铜金属及钼金属。根据本发明的一具体实施态样，过氧化氢的含量以蚀刻液组成物总重量计，为1至25重量％；较佳为3至20重量％。

不欲受理论所限制，咸信本发明所使用的氨基酸可用于蚀刻铜金属及钼金属。根据本发明的一具体实施态样，适合用于本发明之氨基酸包含但不限于甘氨酸(Glycine)、丙氨酸(Alanine)或其混合物，此处混合物意指一或多种上述任何氨基酸之混合物。适合用于本发明的氨基酸较佳为甘氨酸或丙氨酸。氨基酸的含量以蚀刻液组成物总重量计，为0.1至15重量％；较佳为0.5至5重量％。

本发明所使用的pH值稳定剂系用于稳定蚀刻液组成物的酸碱值。根据本发明的一具体实施态样，适合用于本发明的pH值稳定剂包含但不限于氟化铵(NH₄F)、氟化氢铵((NH₄)HF₂)、乙烯二氨四乙酸盐(EDTA-salt)或其混合物，此处混合物意指一或多种上述任何pH值稳定剂的混合物。适合用于本发明的pH值稳定剂较佳为氟化铵。pH值稳定剂的含量以蚀刻液组成物总重量计，为0.1至15重量％；较佳为0.8至3重量％。

不欲受理论所限制，咸信本发明所使用的含氟酸可用于移除基板表面残存的钼金属。根据本发明的一具体实施态样，适合用于本发明的含氟酸包含但不限于氢氟酸(HF)、氟硅酸(H₂SiF₄)或其混合物，此处混合物意指一或多种上述任何含氟酸的混合物。适合用于本发明的含氟酸较佳为氢氟酸。含氟酸的含量以蚀刻液组成物总重量计，为0.01至2重量％；较佳为0.01至0.3重量％。

根据本发明的一具体实施态样，适合用于本发明的酸性pH值调整剂包含但不限于磷酸(H₃PO₄)、磷酸铵((NH₄)H₂P O₄)、醋酸(CH₃COOH)、草酸(C₂H₂O₄)、柠檬酸(C₆H₈O₇)或其混合物，此处混合物意指一或多种上述任何pH值调整剂的混合物。适合用于本发明的酸性pH值调整剂较佳为磷酸或磷酸铵。酸性pH值调整剂的含量以蚀刻液组成物总重量计，为0.01至3重量％；较佳为0.02至0.5重量％。

本发明所使用的酸性pH值调整剂可用于调整蚀刻液组成物的酸碱值，可藉此得到铜/钼适合的蚀刻选择比。根据本发明的一具体实施态样，本发明蚀刻液组成物的pH值范围为4至6.5，较佳为5。

本发明所使用的水性介质对于此技术领域中具有通常知识者而言，是显而易知的，例如在制备过程中，可使用水，较佳使用去离子水。

本发明的蚀刻液组成物中可视需要进一步包含此技术领域中具有通常知识者所熟知但不致对本发明蚀刻液组成物产生不利影响的其它成份。

本发明的蚀刻液组成物使用于铜/钼电子线路图案的成形上，具有蚀刻速率稳定、均匀、侧蚀小及线路边缘斜角合适的优点。根据本发明的一具体实施态样，本发明蚀刻液组成物可应用于平面显示器、集成电路、覆晶封装、印刷电路板、彩色滤光片、微机电、或铜/钼两层金属层的其它应用的蚀刻制程中。

据此，本发明另提供一种铜/钼金属的蚀刻方法，其包括：

提供一基板；

于所述的基板上形成钼金属层；

于所述的钼金属层上形成铜金属层；

于所述的铜金属层上形成一图案化罩幕层；及

以所述的图案化罩幕层为罩幕，使用具有如前所定义的组份定义及组份比例的蚀刻液组合物对所述的铜金属层及钼金属层进行一蚀刻制程。

根据本发明的一具体实施态样，在本发明铜/钼金属的蚀刻方法中，所述的钼金属层为钼或钼合金且所述的铜金属层为铜或铜合金，且形成所述的钼金属层及铜金属层的方法为物理气相沉积法、化学气相沉积法、电镀法或无电电镀法。

本发明蚀刻方法中的基板可为相关技艺中已知的基板种类，例如玻璃基板、硅晶圆基板、聚醯亚氨基板或环氧树脂铜箔基板。

根据本发明的一具体实施态样，在本发明铜/钼金属的蚀刻方法中，所使用的图案化罩幕层为光阻。

根据本发明的一具体实施态样，在本发明铜/钼金属的蚀刻方法中，蚀刻制程的温度范围为15至40℃，较佳为25至30℃。

以下实施例将对本发明蚀刻液组成物的组成及以其所进行之测试加以说明，唯非用以限制本发明的范围，任何熟悉于此项技艺中具有通常知识的人士可轻易达成之修饰及改变，均涵盖于本发明之范围内。

实施例

(1)蚀刻液组成物之制作

制作具有如下组成的铜/钼金属蚀刻液组成物：

8重量％的过氧化氢；

3重量％的甘氨酸；

2重量％的氟化铵；

0.02重量％的氢氟酸；

0.08重量％的磷酸；及

86.9重量％的去离子水。

(2)蚀刻操作

于玻璃基板上，使用本领域惯用物理气相沉积法依序形成钼金属层及铜金属层，接着，于铜金属层上形成蚀刻图案用的保护光阻，形成一试验基板。将该试验基板浸渍于具有上述组成的蚀刻液组成物中，以进行蚀刻程序。详细的蚀刻操作条件如下所示：

铜/钼金属膜厚：铜3000

/钼300

蚀刻温度：25℃；及

蚀刻时间：90秒。

(3)结果

图1为蚀刻后试验基板的扫瞄式电子显微镜(SEM)侧视图，其中符号1为光阻层、符号2为铜金属层、符号3为钼金属层、符号4为玻璃基板。图2则为蚀刻后试验基板的光学显微镜(OM)放大1000倍俯视图，显示蚀刻后的清晰图案。由图1可知，蚀刻后铜/钼导线的侧蚀(CD Loss)轻微，导线边缘呈梯形斜角，且钼金属层没有内缩(under cut)，蚀刻结果非常优异。

接着，将蚀刻后试验基板上层的光阻层移除，其扫瞄式电子显微镜(SEM)俯视图如图3所示。图3显示铜/钼导线的边缘平顺，玻璃基板表面干净且无金属残留。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明精神与范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种用于铜/钼金属的蚀刻液组成物，其包含，以蚀刻液组成物总重计：

1至25重量％的过氧化氢；

1至15重量％的氨基酸；

1至15重量％的pH值稳定剂；

01至2重量％的含氟酸；

01至3重量％的酸性pH值调整剂；及

水性介质。

2.根据权利要求1所述的蚀刻液组成物，其包含，以蚀刻液组成物总重计：

3至20重量％的过氧化氢；

5至5重量％的氨基酸；

8至3重量％的pH值稳定剂；

01至0.3重量％的含氟酸；

02至0.5重量％的酸性pH值调整剂；及

水性介质。

3.根据权利要求1或2所述的蚀刻液组成物，其中所述的水性介质为去离子水。

4.根据权利要求1或2所述的蚀刻液组成物，其中所述的氨基酸为选自由甘氨酸、丙氨酸及其混合物所组成之群组。

5.根据权利要求1或2所述的蚀刻液组成物，其中所述的pH值稳定剂为选自由氟化铵、氟化氢铵、乙烯二氨四乙酸盐及其混合物所组成之群组。

6.根据权利要求1或2所述的蚀刻液组成物，其中所述的含氟酸为选自由氢氟酸、氟硅酸及其混合物所组成之群组。

7.根据权利要求1或2所述的蚀刻液组成物，其中所述的酸性pH值调整剂为选自由磷酸、磷酸铵、醋酸、草酸、柠檬酸及其混合物所组成之群组。

8.根据权利要求1或2所述的蚀刻液组成物，其具有4至6.5之pH值。

9.根据权利要求1或2所述的蚀刻液组成物，其用于平面显示器、集成电路、覆晶封装、印刷电路板、彩色滤光片、微机电、或铜/钼两层金属层之其它应用之蚀刻制程中。

10.一种铜/钼金属的蚀刻方法，其包括：

提供一基板；

于所述的基板上形成钼金属层；

于所述的钼金属层上形成铜金属层；

于所述的铜金属层上形成一图案化罩幕层；及

以所述的图案化罩幕层为罩幕，使用根据权利要求1至9中任一项的蚀刻液组合物对所述的铜金属层及钼金属层进行蚀刻。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述的钼金属层为钼或钼合金且所述的铜金属层为铜或铜合金。

12.根据权利要求10所述的方法，其中形成所述的钼金属层及铜金属层的方法为物理气相沉积法、化学气相沉积法、电镀法或无电电镀法。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述的图案化罩幕层为光阻。

14.根据权利要求10所述的方法，其中蚀刻系在温度范围为15至40℃下进行。