CN102560496A - 种子层的蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钛铜种子层的蚀刻方法，其中，包括：步骤1、通过硫酸和双氧水的溶液蚀刻基板上钛铜种子层中的铜层；步骤2、通过氢氟酸溶液蚀刻所述钛铜种子层中的钛层。本发明钛铜种子层的蚀刻方法，通过硫酸和双氧水的溶液蚀刻去除钛铜种子层中的铜层，通过氢氟酸溶液蚀刻去除钛铜种子层中的钛层，蚀刻钛铜种子层的速度适中，可以使蚀刻过程容易控制均匀性和稳定性，有利于蚀刻厚度较小的钛铜种子层。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造的技术领域，具体地，涉及一种种子层的蚀刻方法。
背景技术
在一些电路板的制造过程中，在基板上设置金属布线时，为了提高基板与金属布线材料的结合力，在基板的表面溅射一层钛铜种子层，首先在基板上溅射一层钛层，由于钛的导电性比铜差太多，为了同时保证结合力及高导电性，通常的钛层只有几十个纳米的厚度，为了减少钛层钝化及增强钛铜种子层的导电性，再在钛层上溅射一层铜层。
在基板上完成电镀导电线路层与铜柱层之后，需要在没有保护的情况下使用快速蚀刻法将基板上非图形区域内多余的钛铜种子层蚀刻掉，而不影响基板的图形区域上的金属层。现有的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)的制造行业，例如在无核(Coreless)封装基板产品的生产过程中，基板上金属线路的蚀刻方法一般是采用酸性的HCl/CuCl2溶液和碱性的NH3.H2O/NH4Cl溶液。对于这两种蚀刻溶液，由于蚀刻速度过大，导致蚀刻不均匀、不易控制，无法满足无核封装基板的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种钛铜种子层的蚀刻方法，。
用于现有技术中蚀刻不均匀、不易控制的问题。
为此，本发明提供一种钛铜种子层的蚀刻方法，其中，包括：
步骤1、通过硫酸和双氧水的溶液蚀刻基板上钛铜种子层中的铜层；
步骤2、通过氢氟酸溶液蚀刻所述钛铜种子层中的钛层。
优选地，在本发明的各实施例中，在所述步骤1中还包括：
蚀刻基板上钛铜种子层中的铜层后，通过去离子水清洗所述基板上的残留液体。
优选地，在本发明的各实施例中，在所述步骤2中还包括：
蚀刻基板上钛铜种子层中的钛层后，通过去离子水清洗所述基板上的残留液体。
优选地，在本发明的各实施例中，所述步骤1中：
硫酸的浓度为20-50g/L，所述双氧水的浓度为9-17g/L，所述硫酸和双氧水的溶液的温度为21-25℃。
优选地，在本发明的各实施例中，所述步骤1中：
通过喷嘴向所述基板喷洒所述硫酸和双氧水的溶液，所述喷嘴的喷洒气压为1.4-2.0kg/cm2。
优选地，在本发明的各实施例中，所述步骤2中：
氢氟酸的浓度为0.5％-20％的氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液的温度为21-25℃。
优选地，在本发明的各实施例中，所述步骤2中：
通过喷嘴向所述基板喷洒所述氢氟酸溶液，所述喷嘴的喷洒压力为0.8-1.2kg/cm2。
本发明具有下述有益效果：
本发明钛铜种子层的蚀刻方法，通过硫酸和双氧水的溶液蚀刻去除钛铜种子层中的铜层，通过氢氟酸溶液蚀刻去除钛铜种子层中的钛层，蚀刻钛铜种子层的速度适中，可以使蚀刻过程容易控制均匀并且蚀刻均匀，有利于蚀刻厚度较小的钛铜种子层。
附图说明
图1为本发明提供的钛铜种子层的蚀刻方法第一实施例的流程图；
图2为本实施例中基板的结构示意图；
图3为本实施例中蚀刻铜层之后的基板的结构示意图；
图4为本实施例中蚀刻钛层之后的基板的结构示意图；
图5为本发明提供的钛铜种子层的蚀刻方法第二实施例的流程图；
图6为本发明提供的钛铜种子层的蚀刻方法第二实施例中工艺腔室的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种钛铜种子层的蚀刻方法，其特征在于，包括：
步骤1、通过硫酸和双氧水的溶液蚀刻基板上钛铜种子层中的铜层；
步骤2、通过氢氟酸溶液蚀刻所述钛铜种子层中的钛层。
优选地，在本发明的各实施例中，在所述步骤1中还包括：
蚀刻基板上钛铜种子层中的铜层后，通过去离子水清洗所述基板上的残留液体。
优选地，在本发明的各实施例中，在所述步骤2中还包括：
蚀刻基板上钛铜种子层中的钛层后，通过去离子水清洗所述基板上的残留液体。
优选地，在本发明的各实施例中，所述步骤1中：
硫酸的浓度为20-50g/L，所述双氧水的浓度为9-17g/L，所述硫酸和双氧水的溶液的温度为21-25℃。
优选地，在本发明的各实施例中，所述步骤1中：
通过喷嘴向所述基板喷洒所述硫酸和双氧水的溶液，所述喷嘴的喷洒气压为1.4-2.0kg/cm2。
优选地，在本发明的各实施例中，所述步骤2中：
氢氟酸的浓度为0.5％-20％的氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液的温度为21-25℃。
优选地，在本发明的各实施例中，所述步骤2中：
通过喷嘴向所述基板喷洒所述氢氟酸溶液，所述喷嘴的喷洒压力为0.8-1.2kg/cm2。
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的钛铜种子层的蚀刻方法进行详细描述。
图1为本发明提供的钛铜种子层的蚀刻方法第一实施例的流程图。如图1所示，本实施例钛铜种子层的蚀刻方法具体包括如下工作步骤：
步骤101、通过硫酸和双氧水的溶液蚀刻基板上钛铜种子层中的铜层。
图2为本实施例中基板的结构示意图。如图2所示，基板201的两个表面各镀一层钛铜种子层，钛铜种子层包括铜层202和钛层203，在钛铜种子层上方还覆盖有按照一定图案分别得铜柱204。在本实施例中，通过向基板上的钛铜种子层表面喷一定浓度的硫酸和双氧水的铜蚀刻溶液，以蚀刻去除基板的非图形区域的钛铜种子层的中铜层，化学反应式如下所示：
Cu+H2O2+H2SO4＝CuSO4+2H2O
本实施例中的为防止硫酸和双氧水的铜蚀刻溶液为铜层的微蚀溶液，蚀刻铜层的速度适中，有利控制铜层的蚀刻速度和蚀刻过程，提高蚀刻的均匀性和蚀刻过程的稳定性，而不影响基板的图形区域上的金属层；为确保硫酸和双氧水的混合溶液的稳定，也可以在其中加入一些稳定剂。
图3为本实施例中蚀刻铜层之后的基板的结构示意图。如图3所示，蚀刻钛铜种子层中非图形区域的铜层202的反应结束之后，进入步骤102。
步骤102、通过氢氟酸溶液蚀刻钛铜种子层中的钛层。
在本实施例中，通过氢氟酸溶液来蚀刻去除钛铜种子层中的钛层，化学反应式如下所述：
Ti+4HF＝TiF4+2H2↑
图4为本实施例中蚀刻钛层之后的基板的结构示意图。如图4所示，蚀刻钛铜种子层中的钛层203之后，基板上的非图形区域的钛铜种子层被蚀刻去除，而被铜柱覆盖的图形区域钛铜种子层部分则留下来。在本实施例中，可以根据钛铜种子层中的铜层和钛层的厚度来调整蚀刻时间，以防止对钛铜种子层的蚀刻不足或过蚀刻。
在本实施例中，通过硫酸和双氧水的溶液蚀刻去除钛铜种子层中的铜层，通过氢氟酸溶液蚀刻去除钛铜种子层中的钛层，不仅确保蚀刻钛铜种子层的速度适中，还可以使蚀刻过程容易控制均匀并且蚀刻均匀，有利于蚀刻厚度较小的钛铜种子层。
图5为本发明提供的钛铜种子层的蚀刻方法第二实施例的流程图。如图5所示，本实施例钛铜种子层的蚀刻方法具体包括如下工作步骤：
步骤501、通过硫酸和双氧水的溶液蚀刻去除基板上钛铜种子层中的铜层。
图6为本发明提供的钛铜种子层的蚀刻方法第二实施例中工艺腔室的结构示意图。如图6所示，基板201放置在工艺腔室中的传送带301上，传送带301的传送速度在1.8-2.2m/min之间，在本实施例中设定传送带301的以2.0m/min的速度运动，通过设置在工艺腔室中的多组喷嘴302向基板上的钛铜种子层表面喷洒由硫酸和双氧水组成的铜蚀刻溶液，以去除钛铜种子层中的铜层，化学反应式如下所示：
Cu+H2O2+H2SO4＝CuSO4+2H2O
在本实施例中，钛铜种子层中铜层的厚度为1.2um，铜蚀刻溶液中的双氧水的浓度在9-17g/L之间，硫酸水的浓度在20-50g/L之间，温度在21-25℃之间，喷嘴302喷洒铜蚀刻溶液时的气压在1.4-2.0kg/cm2之间，既保证铜蚀刻溶液与铜层充分接触，防止蚀刻不足，又促进了蚀刻的均匀性，利用本发明提供的铜蚀刻溶液来蚀刻钛铜种子层中的铜层时，其蚀刻速度大约为1.2um/min，蚀刻速度适中，容易控制，能有效避免过刻蚀或刻蚀不足的问题。蚀刻钛铜种子层中的铜层的反应结束之后，进入步骤502。
步骤502、清洗基板上的残留溶液。
蚀刻去除钛铜种子层的铜层后，通过去离子水清洗基板上的残留液，残留液包括H2O2、H2SO4和CuSO4等，以避免残留液影响后续的蚀刻钛层的工艺过程，清洗完毕之后，进入步骤503。
步骤503、通过氢氟酸溶液蚀刻去除钛铜种子层中的钛层。
在本实施例中，钛铜种子层中钛层的厚度为50nm，蚀刻钛层的钛蚀刻溶液是浓度为0.5％-20％之间的氢氟酸，通过喷嘴302将浓度为0.5％-20％的氢氟酸溶液喷洒到基板上，以蚀刻去除钛铜种子层中的钛层，喷嘴302喷洒氢氟酸溶液的压强为0.8-1.2kg/cm2，既保证钛蚀刻溶液与钛层充分接触，防止蚀刻不足，又促进了蚀刻的均匀性，化学反应式如下所示：
Ti+4HF＝TiF4+2H2↑
由于钛铜种子层中钛层可能会被氧化而包含有氧化钛，所以蚀刻钛层时还会发生氢氟酸与氧化钛的化学，化学反应式如下所示：
TiO2+4HF＝TiF4+2H2O
生成的TiF4再与氢氟酸发生络合反应，化学反应式如下所示：
TiF4+2HF＝[TiF6]2-+2H+
通过上述的化学反应使钛铜种子层中的钛与氢氟酸中的氟络合而溶解在溶液中。
在本实施例中，由于钛铜种子层中的钛层较薄，钛层可以在2s内被蚀刻完成，所以采用的氢氟酸溶液的浓度较低，以有效避免氢氟酸溶液蚀刻到基板。蚀刻完钛铜种子层中的钛层后，进入步骤504。
步骤504、清洗基板上的残留溶液。
蚀刻去除钛铜种子层的铜层后，通过去离子水清洗基板上的残留液，以避免残留液影响后续的蚀刻钛层的工艺过程。
在本实施例中，通过硫酸和双氧水的溶液蚀刻去除钛铜种子层中的铜层，通过氢氟酸溶液蚀刻去除钛铜种子层中的钛层，蚀刻钛铜种子层的速度适中，可以使蚀刻过程容易控制均匀性和稳定性，有利于蚀刻厚度较小的钛铜种子层。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种钛铜种子层的蚀刻方法，其特征在于，包括：
步骤1、通过硫酸和双氧水的溶液蚀刻基板上钛铜种子层中的铜层；
步骤2、通过氢氟酸溶液蚀刻所述钛铜种子层中的钛层。
2.根据权利要求1所述的钛铜种子层的蚀刻方法，其特征在于，在所述步骤1中还包括：
蚀刻基板上钛铜种子层中的铜层后，通过去离子水清洗所述基板上的残留液体。
3.根据权利要求1或2所述的钛铜种子层的蚀刻方法，其特征在于，在所述步骤2中还包括：
蚀刻基板上钛铜种子层中的钛层后，通过去离子水清洗所述基板上的残留液体。
4.根据前述权利要求中任一项所述的钛铜种子层的蚀刻方法，其特征在于，所述步骤1中：
硫酸的浓度为20-50g/L，所述双氧水的浓度为9-17g/L，所述硫酸和双氧水的溶液的温度为21-25℃。
5.根据前述权利要求中任一项所述的钛铜种子层的蚀刻方法，其特征在于，所述步骤1中：
通过喷嘴向所述基板喷洒所述硫酸和双氧水的溶液，所述喷嘴的喷洒气压为1.4-2.0kg/cm2。
6.根据前述权利要求中任一项所述的钛铜种子层的蚀刻方法，其特征在于，所述步骤2中：
氢氟酸的浓度为0.5％-20％的氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液的温度为21-25℃。
7.根据前述权利要求中任一项所述的钛铜种子层的蚀刻方法，其特征在于，所述步骤2中：
通过喷嘴向所述基板喷洒所述氢氟酸溶液，所述喷嘴的喷洒压力为0.8-1.2kg/cm2。
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