CN105848421A - 一种用于半加成法制备精细线路的差分蚀刻溶液 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于半加成法制备精细线路中的差分蚀刻溶液，包括基础溶液和差分蚀刻添加剂两部分，其中基础溶液为硫酸和双氧水，所述差分蚀刻添加剂包含双氧水稳定剂、微蚀剂清洁剂、侧蚀保护剂、光泽剂、粗糙度控制剂五类化学试剂。相较于现有技术，本发明可以有效去除底铜并有效减少侧蚀。一方面由于本发明采用侧蚀保护剂，大大减少了Undercut的产生，提高线路的良率，同时有效地保护了线路的棱角，维持线路截面的矩形形貌，另一方面由于本发明同时采用微蚀清洁剂、粗糙度控制剂等添加剂，对差分蚀刻后的线路微观形貌进一步控制，获得视觉上光亮清洁，微观上有0.2‑0.5μm的粗糙度，便于后续制程的衔接。

Description

一种用于半加成法制备精细线路的差分蚀刻溶液
技术领域
本发明涉及一种用于半加成(Semi-additive process，SAP)工艺制备高精细线路时所使用差分蚀刻溶液。
背景技术
蚀刻是印制线路板和半导体领域中制备线路的重要制程，普通的蚀刻工艺难以制备出线宽/线距为20μm/20μm以下的精细线路，通常这类线路只能采用半加成法制备。具体流程如图1所示。
但常规的差分蚀刻溶液采用减铜溶液，减铜溶液对图形电镀后的铜面，具有强烈的侧蚀作用，溶液更容易攻击线路的侧壁，而且由于减铜溶液选择性不够强，在真正的SAP工艺中，难以做到只对底铜进行蚀刻，而对线路具有良好的保护或者相对缓慢的蚀刻效果。所以利用减铜溶液来进行差分蚀刻工艺，很容易导致大量线路漂起，业内称为Undercut，难以提高良率，尤其是制备线宽/线距为20μm/20μm以下的精细线路，普通减铜溶液制备这一类精细线路良率极低。另外，由于差分蚀刻时，线路的棱角处受到蚀刻药水两个方向的咬蚀，如果没有保护机制，线路截面的矩形形状将无法保持，给高频线路的阻抗控制带来难度。
发明内容
鉴于现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种在半加成法制备精细线路工艺制程中所用到的差分蚀刻溶液。该差分蚀刻溶液具有抑制侧蚀，保护线路棱角，差分蚀刻后维持线路截面呈矩形等特点，适用于SAP工艺，能够制备出线宽/线距为10μm/10μm的精细线路，并且差分蚀刻后，线路表面具有一定的微观粗糙度，满足后续工艺需求，如防焊油墨或贴保护膜等。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于半加成法制备精细线路工艺制程的差分蚀刻溶液，包括基础溶液和差分蚀刻添加剂两部分。其特征在于：基础溶液为硫酸和双氧水，差分蚀刻添加剂包含双氧水稳定剂、微蚀剂、侧蚀保护剂、光泽剂、粗糙度控制剂五种。
优选地，所述硫酸和双氧水纯度分别属于电子级和分析级，其中硫酸浓度为98％，双氧水浓度为30％。在配制差分蚀刻溶液时，硫酸浓度控制范围为80-200mL/L，而双氧水的浓度控制范围为200-500mL/L。差分蚀刻溶液的溶剂是去离子水。
优选地，所述差分蚀刻溶液中双氧水稳定剂为羟基苯甲酸、环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)镶嵌段聚合物、1，4-丁二醇、乙二醇其中的一种。若选用羟基苯甲酸，浓度控制范围为0.3-0.6g/L；若选用EO/PO镶嵌段聚合物，浓度控制范围为0.5-1.0g/L；若选用1，4-丁二醇，浓度控制范围为20-40g/L，若选用乙二醇，浓度控制范围为10-30g/L。
优选地，所述差分蚀刻添加剂中的微蚀清洁剂为丁醇磷酸酯和环己酮中的一种，浓度控制范围分别为6-12g/L和4-8g/L，也可以按此控制范围同时添加。
优选地，所述差分蚀刻添加剂中光泽剂为乙酸和柠檬酸中的一种，浓度控制范围分别为1-5g/L和10-20g/L。
优选地，所述差分蚀刻添加剂中的粗糙度控制剂为正丁醇和正丙醇中的一种，浓度控制范围分别为30-50g/L和20-50g/L，也可以按此控制范围同时添加。
优选地，所述差分蚀刻添加剂中的侧蚀保护剂为双氰胺甲醛树脂和改性聚丙烯酰胺，浓度控制范围分别为2-5g/L和1-4g/L，也可以按此范围同时添加。
优选地，本发明的差分蚀刻溶液适用的工艺温度范围为20-30摄氏度，适用设备为水平表面处理设备，上下垂直喷淋式作业，喷淋为两段，分别是扇形喷嘴和锥形喷嘴，工作时要求喷嘴能摇摆，保证差分蚀刻溶液的交换效果，差分蚀刻时板面水平放置。差分蚀刻后，依次是去离子水洗，酸洗(浓度为5％的硫酸)，水洗，冷风吹干，热风烘干。。
本发明选用硫酸-双氧水体系作为差分蚀刻的基础溶液，具有相对较高的溶铜容量，该体系对环境友好，无刺激性气味，无重金属污染。同时，分别采用双氧水稳定剂来减缓双氧水的分解，采用微蚀清洁剂对线路表面的油污指纹进行去除，采用侧蚀保护剂对线路的棱角进行保护，维持差分蚀刻后线路的矩形特征，采用光泽剂提高差分蚀刻后线路表面的光亮程度，采用粗糙度控制剂对线路表面粗糙度进行微调。相对于采用减铜溶液或者微蚀溶液来达到差分蚀刻的效果等现有的技术，本发明所述的差分蚀刻溶液，首先，显著改善了线路侧蚀效果，尤其适用于精细线路制程，减少漂线，显著增加良率；其次维持线路的形状，有利于高频线路的阻抗控制；最后，线路宏观视觉清洁光亮，而微观形貌还具有0.2-0.5μm的粗糙度，便于后续工艺制程，例如防焊油墨，贴保护膜或者叠层等，从而可以减少工序，降低成本。相对于现有技术，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
附图说明
图1为半加成制备精细线路的工艺流程示意图。
图2为本发明实施例中线宽/线距为10μm/10μm精细线路的差分蚀刻前的线路截面的金相切片图。
图3为本发明实施例中线宽/线距为10μm/10μm精细线路的差分蚀刻后的线路截面的金相切片图。
图4为本发明实施例中线宽/线距为10μm/10μm精细线路的差分蚀刻后的扫描电镜拍摄的线路微观形貌的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
实施例一
按照如下配比，配置差分蚀刻溶液，其中溶剂是去离子水，配置800L溶液。
将配置好的溶液，装入水平差分蚀刻生产设备，根据处理槽的长度，设定相应的速度，检查差分蚀刻速率，差分蚀刻后的通过金相显微镜观察线路截面，观察是否有侧蚀，底铜是否去除干净，线路截面是否保持良好的矩形，同时通过扫描电镜观察线路表面微观形貌，是否具有一定的粗糙度。差分蚀刻前后的线路截面的金相切片图片如图2和图3所示，图4是差分蚀刻后线路形貌的电镜图片。实际差分蚀刻速率约为6-8μm/min。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于半加成法制备精细线路的差分蚀刻溶液，包括基础溶液和差分蚀刻添加剂，其特征在于：所述基础溶液采用硫酸和双氧水体系，所述差分蚀刻添加剂包含双氧水稳定剂、微蚀清洁剂、侧蚀保护剂、光泽剂、粗糙度控制剂五种。
2.根据权利要求1所述的差分蚀刻溶液，其特征在于：差分蚀刻溶液中的基础溶液包括硫酸(电子级，98％)和双氧水(AR级，30％，又名过氧化氢)两种组分，在配制差分蚀刻溶液时，硫酸浓度控制范围为80-200mL/L，而双氧水的浓度控制范围为200-500mL/L。差分蚀刻溶液的溶剂是去离子水。
3.根据权利要求1所述的双氧水稳定剂，其特征在于：所述差分蚀刻添加剂中的双氧水稳定剂为羟基苯甲酸、环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)镶嵌段聚合物、1，4-丁二醇、乙二醇其中的一种。若选用羟基苯甲酸，浓度控制范围为O.3-0.6g/L；若选用EO/PO镶嵌段聚合物，浓度控制范围为0.5-1.0g/L；若选用1，4-丁二醇，浓度控制范围为20-40g/L，若选用乙二醇，浓度控制范围为10-30g/L。
4.根据权利要求1所述的微蚀清洁剂，其特征在于：所述差分蚀刻添加剂中的微蚀清洁剂为丁醇磷酸酯和环己酮中的一种，浓度控制范围分别为6-12g/L和4-8g/L，也可以按此控制范围同时添加。
5.根据权利要求1所述的光泽剂，其特征在于：所述差分蚀刻添加剂中光泽剂为乙酸和柠檬酸中的一种，浓度控制范围分别为1-5g/L和10-20g/L。
6.根据权利要求1所述的粗糙度控制剂，其特征在于：所述差分蚀刻添加剂中的粗糙度控制剂为正丁醇和正丙醇中的一种，浓度控制范围分别为30-50g/L和20-50g/L，也可以按此控制范围同时添加。
7.根据权利要求1所述的侧蚀保护剂，其特征在于：所述差分蚀刻添加剂中的侧蚀保护剂为双氰胺甲醛树脂和改性聚丙烯酰胺中的一种，浓度控制范围分别为2-5g/L和1-4g/L，也可以按此范围同时添加。
8.根据权利要求1至7所述的差分蚀刻溶液，其特征在于：工艺温度范围为20-30摄氏度，适用设备为水平表面处理设备，上下垂直喷淋式作业，喷淋为两段，分别是扇形喷嘴和锥形喷嘴，工作时要求喷嘴能摇摆，保证差分蚀刻溶液的交换效果，差分蚀刻时板面水平放置。差分蚀刻后，依次是去离子水洗，酸洗(浓度为5％的硫酸)，水洗，冷风吹干，热风烘干。
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