CN102230178A - 镍或镍/铜合金的蚀刻液组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种镍或镍合金的蚀刻液组合物，解决了现有技术存在的镍蚀刻速率小或者铜腐蚀大，工作液稳定性差的问题。该蚀刻液组合物包含硝酸或硫酸、过氧化氢、铵盐、芳香胺、硝基化合物和去离子水。该蚀刻液组合物蚀刻速率均匀稳定，无残留，不腐蚀除镍以外的其他金属，尤其是不腐蚀铜。

Description

镍或镍/铜合金的蚀刻液组合物

技术领域

本发明属于微结构蚀刻技术，具体涉及一种对镍或镍/铜合金进行蚀刻的蚀刻液组合物。

背景技术

在印刷线路板或半导体制品的电极、布线的制备过程中，通过镀镍薄层来暂时保护铜布线。完成后续工序后，要去除镍层，但同时不能腐蚀铜层。由硝酸和过氧化氢组成的体系用作镍和铜敷层的微结构蚀刻已公知近30年。中国专利CN1274880C中提出一种包含过氧化氢、无机酸、季铵盐、脂肪醇的蚀刻液组合物。中国专利CN1011481801A中提出了含有硝酸或硫酸、过氧化氢、聚合物以及水的蚀刻液组合物。中国专利CN101238242A中提出了含有过氧化氢、硝酸、柠檬酸以及水的蚀刻液组合物。US2007/0257010A1提出含有过氧化氢、磷酸铵以及水的蚀刻液组合物。通常，在硝酸和过氧化氢体系中会添加铜腐蚀抑制剂。对镍或镍/铜合金进行蚀刻的蚀刻液组合物不同程度存在着镍蚀刻速率小或者铜腐蚀大，工作液稳定性差的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种镍或镍/铜合金的蚀刻液组合物，以解决现有技术存在的镍蚀刻速率小或者铜腐蚀大，工作液稳定性差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种镍或镍/铜合金的蚀刻液组合物，包含

(1)无机酸，含量为5-40wt％；

(2)过氧化氢，含量为0.1-20wt％；

(3)铵盐，含量为0.01-50.0wt％；

(4)芳香胺，含量为0.01-30.0wt％；

(5)硝基化合物，含量为0.01-10.0wt％；

(6)余量为水；

其中，无机酸为硝酸、硫酸、或者硝酸与硫酸的混合物。本发明中组分含量均是指该组分的有效成分。

上述铵盐优选硫酸铵、硫酸氢胺、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、甲酸铵、乙酸铵、苯甲酸铵、氯化铵、溴化铵、氟化铵、氨水中的一种或两种。实际上，一般常用的铵盐均能够应用于本发明。

上述芳香胺优选苯胺、4-氯苯胺、2-甲基苯胺、2-甲氧基苯胺、3-硝基苯胺、二苯胺、对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、1-萘胺、2-萘胺中的一种或两种。实际上，一般常用的芳香胺均能够应用于本发明。

上述硝基化合物优选硝基苯、苦味酸、4-硝基苯甲酸、3-硝基苯磺酸中的一种或两种。实际上，一般常用的硝基化合物均能够应用于本发明。

本发明的蚀刻液组合物的较佳配方为：

无机酸的含量为10-30wt％；

过氧化氢的含量为1-15wt％；

铵盐的含量为0.1-30.0wt％；

芳香胺的含量为0.1-20.0wt％；

硝基化合物的含量为0.1-8.0wt％；

余量为水。

本发明的蚀刻液组合物的更佳配方为：

无机酸的含量为15-25wt％；

过氧化氢的含量为3-10wt％；

铵盐的含量为1-15.0wt％；

芳香胺的含量为1-10.0wt％；

硝基化合物的含量为0.5-5.0wt％；

余量为水。

上述水采用离子交换水、纯水或超纯水为佳。

本发明具有以下优点：

能够快速去除镍及镍合金层，同时把对除镍以外的其他金属，特别是对铜的腐蚀降低至最低程度。

具体实施方式

本发明的蚀刻液组合物是含有无机酸、过氧化氢以及水的蚀刻液，其中，无机酸为硝酸或硫酸或硝酸、硫酸的混合液；所述的蚀刻液组合物还含有铵盐、芳香胺和硝基化合物。

铵盐具有调节H+浓度的作用。作为铵盐的具体例，可以选自硫酸铵、硫酸氢胺、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、甲酸铵、乙酸铵、苯甲酸铵、氯化铵、溴化铵、氟化铵、氨水中的1种或2种。所述铵盐含量为0.01-50.0wt％，优选0.1-30.0wt％，更优选1-15.0wt％.浓度小于0.01wt％时，起不到调节作用；大于50.0wt％时，得不到更好的调节效果。

芳香胺具有抑制腐蚀铜的作用。作为芳香胺的具体例，可以选自苯胺、4-氯苯胺、2-甲基苯胺、2-甲氧基苯胺、3-硝基苯胺、二苯胺、对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、1-萘胺、2-萘胺中的1种或2种。所述芳香胺类含量为0.01-30.0wt％，优选0.1-20.0wt％，更优选1-10.0wt％.浓度小于0.01wt％时，起不到抑制腐蚀铜的作用；大于30.0wt％时，得不到更好的抑制腐蚀铜的效果。

硝基化合物起到改善铜面的作用。作为硝基化合物的具体例，可以选自硝基苯、苦味酸、4-硝基苯甲酸、3-硝基苯磺酸中的1种或2种。所述硝基化合物含量为0.01-10.0wt％，优选0.1-8.0wt％，更优选0.5-5.0wt％.浓度小于0.01wt％时，起不到改善铜面的作用；大于10.0wt％时，得不到更好的改善铜面的效果。

本发明的蚀刻液组合物含0.1-20wt％的过氧化氢，优选1-15wt％，更优选3-10wt％.浓度低于0.1％时，得不到充分的氧化效果；浓度大于20％时，蚀刻速率过大，难于控制，同时对铜的腐蚀增大。

蚀刻液组合物含5-40wt％的硝酸，硫酸，或者硝酸和硫酸混合物。优选10-30wt％，更优选15-25wt％.浓度小于5％时，得不到充分的溶解速率；大于40％时，得不到更快的溶解速率。

蚀刻液组合物含45-75wt％的水，所述的水包括离子交换水、纯水、超纯水。含量小于45％时，蚀刻速率过快，难以控制，同时对铜的腐蚀加重。含量大于75％时，蚀刻速率过慢，蚀刻能力降低。

本发明的蚀刻液组合物，如上所述，在不影响使用的前提下，可以根据需要添加已公知的过氧化氢稳定剂，离子型或非离子型表面活性剂，以及消泡剂。

本发明的蚀刻液使用温度，无特别限定，优选25-45℃，低于25℃时，蚀刻速率小，生产时间上是不经济的；高于45℃时，蚀刻速率增大，对铜的腐蚀加重，同时组分易挥发，造成体系不稳定。

以下的本发明实施例，用于对本发明进行进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

用作测试的镍板为5×5×0.01mm，用作测试的铜板为5×5×0.1mm.水浴30℃，搅拌条件下，浸于蚀刻液中。蚀镍速率测试时间为1分钟，蚀铜速率测试时间为3分钟。配制不同组分含量的蚀刻液进行测试。结果如表1所示。表1中各组分含量均是指该组分的有效成分。

表1  不同组分蚀刻液的蚀刻速率(30℃)

在30℃时，把5×5×0.01mm的镀镍板浸泡于蚀刻液中5分钟，取出，水洗，干燥，显微镜下观察镍层去除效果。

A：表示无残镍，B：少量残镍，  C：较多残镍。

a：表示蚀铜小，b：表示蚀铜中，c：表示蚀铜大

表2  30℃，5分钟镍层去除效果

编号	时间/min	效果
			实施例1	5	A，a
实施例2	5	A，a
			实施例3	5	A，a
实施例4	5	A，a
			实施例5	5	A，a
实施例6	5	A，a
			实施例7	5	A，a
实施例8	5	A，a
			实施例9	5	A，a
比较例1	5	C，a
			比较例2	5	C，a
比较例3	5	A，c
			比较例4	5	A，c
比较例5	5	A，b

根据上述铵盐、芳香胺和硝基化合物可选取的具体试剂的物理、化学性质，可理论推知，分别采用其在适当范围内的其他各种试剂及其混合物，依照上述配比取值范围，得到的蚀刻液组合物也能够起到基本相同的效果。

Claims (7)

1.一种镍或镍/铜合金的蚀刻液组合物，其特征在于：包含

(1)无机酸，含量为5-40wt％；

(2)过氧化氢，含量为0.1-20wt％；

(3)铵盐，含量为0.01-50.0wt％；

(4)芳香胺，含量为0.01-30.0wt％；

(5)硝基化合物，含量为0.01-10.0wt％；

(6)余量为水；

其中，无机酸为硝酸、硫酸、或者硝酸与硫酸的混合物。

2.根据权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于：所述铵盐包括硫酸铵、硫酸氢胺、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、甲酸铵、乙酸铵、苯甲酸铵、氯化铵、溴化铵、氟化铵、氨水中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于：所述芳香胺包括苯胺、4-氯苯胺、2-甲基苯胺、2-甲氧基苯胺、3-硝基苯胺、二苯胺、对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、1-萘胺、2-萘胺中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的蚀刻液组合物，所述硝基化合物包括硝基苯、苦味酸、4-硝基苯甲酸、3-硝基苯磺酸中的一种或两种。

5.根据权利要求1至4任一所述的蚀刻液组合物，其特征在于：

无机酸的含量为10-30wt％；

过氧化氢的含量为1-15wt％；

铵盐的含量为0.1-30.0wt％；

芳香胺的含量为0.1-20.0wt％；

硝基化合物的含量为0.1-8.0wt％；

余量为水。

6.根据权利要求5所述的蚀刻液组合物，其特征在于：

无机酸的含量为15-25wt％；

过氧化氢的含量为3-10wt％；

铵盐的含量为1-15.0wt％；

芳香胺的含量为1-10.0wt％；

硝基化合物的含量为0.5-5.0wt％；

余量为水。

7.根据权利要求6所述的蚀刻液组合物，其特征在于：所述水为离子交换水、纯水或超纯水。