CN108456886B - 一种选择性银蚀刻液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蚀刻领域，具体涉及一种选择性银蚀刻液，该蚀刻液包含过硫酸盐、2‑巯基‑1‑甲基咪唑、水、硫酸或磷酸，对金属银具有较高的蚀刻速率，对铜的腐蚀性很小，蚀刻银的速率和腐蚀铜的速率比可达6‑9倍，且在蚀刻过程中不会产生蚀刻残渣，蚀刻液始终清澈透明。该蚀刻液性能稳定，储放2个月后蚀刻性能仍保持原样，具有重要应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及蚀刻领域，特别涉及一种选择性银蚀刻液。
背景技术
近年来，随着薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)面板尺寸越做越大，金属导线电阻值不够低所产生的电阻电容(RC)延迟效应，会导致信号在传输过程中产生扭曲失真，从而影响面板画质的呈现。而随着加工图案的精细化程度的提高，在无配线延迟、不易断线等物理性质方面，对用于半导体和液晶显示装置等的金属薄膜元件和电极配线等使用材料的要求也越来越高。在这种状况下，作为这样的元件等材料，期待一种电阻值低，并且制成薄膜图案时的加工性良好的优异材料，而金属铜和金属银作为这样的材料受到了注意，其使用一直在增加。利用电阻值低的金属铜或者金属银来形成金属导线，可以有效降低RC延迟效应。相对来说，金属铜价格便宜，在满足性能要求的前提下是首选，然而由于铜与基材(高分子或玻璃)的附着力不佳，而且，铜金属还易于扩散，因此，往往采用先涂覆一层银(也可以是其它金属，如钼)作为粘着层，增加其与基材的附着力，同时也作为阻障层来避免铜的扩散效应，这样就形成了铜银复层薄膜。
但是，复层金属的蚀刻并不容易。通常需要用两种以上的蚀刻液，采用两个以上的蚀刻步骤来完成复层蚀刻。先用铜蚀刻液通过湿蚀刻使上层铜膜形成图案。铜蚀刻液已有很多研究，包括有胺或者氨水蚀刻液、氯化铁水溶液、氯化铜水溶液、硫酸和过氧化氢蚀刻液等。待铜蚀刻完成后，进行银的蚀刻。银的蚀刻非常困难，因为不但要求蚀刻液对银有很好的蚀刻性能，还要求对铜图案不能破坏，也就是银蚀刻液对铜不蚀或弱蚀。众所周知，铜和银在元素周期表中是同一族的，也就是性能相近。从电极电位和可以看出，一般来说金属铜更容易被氧化蚀刻。目前，在铜银复层金属导线蚀刻时，急需一种选择性好的银蚀刻液，也就是对银蚀刻性强，而对铜不蚀或腐蚀性很弱的蚀刻液。鉴于一般铜膜(3微米左右)要比银膜(0.3微米左右)要厚的多的事实，蚀刻银速率和蚀刻铜速率达到6倍以上，就有一定实用价值。
本发明提供一种选择性银蚀刻液，蚀刻银速率和蚀刻铜速率在6-9倍的蚀刻液技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种选择性银蚀刻液，该蚀刻液对银的蚀刻速率达0.2-0.5μm/min，银铜蚀刻速率比在6-9倍。
本发明提供的技术方案是：
一种选择性银蚀刻液，其特征在于，按重量份计，包含过硫酸盐3.5-8.5份、水32-65份、2-巯基-1-甲基咪唑8-15份、无机酸23-61份。
所述过硫酸盐为过硫酸钠或者过硫酸铵。
所述水为净化水或去离子水。
所述无机酸为硫酸或者磷酸。
所述硫酸为质量浓度为98％的浓硫酸。
所述磷酸为质量浓度为85％的磷酸。
一种选择性银蚀刻液，制备方法是，先称取过硫酸盐，然后加水搅拌溶解，再加入称量的2-巯基-1-甲基咪唑，搅拌反应10分钟，得到橘红色溶液，最后加入计量的硫酸或磷酸，搅拌10分钟，则形成橘黄色银蚀刻液。
由制备反应可知，本发明的蚀刻液并不是依靠过硫酸盐直接氧化金属银，而是过硫酸盐先和2-巯基-1-甲基咪唑反应，形成咪唑巯基自由基。该咪唑巯基自由基既具有氧化金属银的作用，又具有跟银离子络合溶解的作用，双效作用，提高了蚀刻银的能力。同时，该咪唑自由基在铜表面则形成致密分子配位层，阻碍了铜的蚀刻，从而造成了蚀银快于蚀铜的结果。
本发明的选择性银蚀刻液，制备工艺简单，在蚀刻过程中不产生蚀刻残渣，蚀刻液使用前后始终清澈透明，并且该蚀刻液性能稳定，常温储放2个月后蚀刻性能仍保持不变，具有重要应用价值。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不限于本发明。在不偏离本发明主旨或者范围的情况下，可进行本发明构思内的其它组合和各种改良。
按照如下方法对实施例和对照例所得蚀刻液进行蚀刻速率的测定。
实验用失重法测试铜或银的蚀刻速度。先将铜片或者银片剪成长宽约2厘米的正方形或长方形片片，用细砂皮纸把表面打磨光亮，去除表面氧化层，精确测量铜片或者银片的尺寸，用电子天平称量蚀刻前金属片的质量。在100毫升烧杯中，按照表1，过硫酸盐、水、2-巯基-1-甲基咪唑、硫酸或磷酸按照一定比例配制蚀刻液，置于恒温水浴中，采用磁力搅拌器进行搅拌，然后将铜片或者银片投入，开始计时，一定时间后用塑料镊子取出金属片，用蒸馏水冲洗干净，电吹风吹干，再用电子天平称量蚀刻后金属片的质量，根据金属片前后质量的减少计算出蚀刻速度。每项实验都做3次平行实验。计算公式为：
式中，v为蚀刻速率，μm/min；Δm为金属片蚀刻前后的质量损失，g；ρ为金属的密度，铜为8.9g/cm3，银为10.49g/cm3；a和b分别代表金属片的长和宽，cm；t代表蚀刻时间，min；2代表一块金属片有两个面；10000是厘米换算成微米。
实施例1：称取过硫酸铵1.5克，加水20克搅拌溶解，再加入2-巯基-1-甲基咪唑5克，搅拌反应10分钟，最后加入16.5克85％的磷酸，搅拌10分钟，置于20℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻6分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.147μm/min，铜蚀刻速率为0.017μm/min，银铜蚀刻速率比为8.75。
对比例1：称取过硫酸钠2.5克，加水20克搅拌溶解，不加2-巯基-1-甲基咪唑，只加入8.3克85％的磷酸，置于20℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻3分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.020μm/min，铜蚀刻速率达1.430μm/min，银铜蚀刻速率比为0.014。
实施例2：称取过硫酸铵1.5克，加水20克搅拌溶解，再加入2-巯基-1-甲基咪唑5克，搅拌反应10分钟，最后加入16.5克85％的磷酸，搅拌10分钟，置于30℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻3分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.306μm/min，铜蚀刻速率为0.034μm/min，银铜蚀刻速率比为9.11。
对比例2：称取过硫酸铵2.5克，加水20克搅拌溶解，不加2-巯基-1-甲基咪唑，加入16.5克85％的磷酸，置于20℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻3分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.036μm/min，铜蚀刻速率达1.110μm/min，银铜蚀刻速率比为0.032。
实施例3：称取过硫酸铵2.5克，加水20克搅拌溶解，再加入2-巯基-1-甲基咪唑5克，搅拌反应10分钟，加入33克85％的磷酸，再滴加98％浓硫酸0.8克，搅拌10分钟，置于25℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻3分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.286μm/min，铜蚀刻速率为0.038μm/min，银铜蚀刻速率比为7.45。
对比例3：称取过硫酸铵1.5克，加水20克搅拌溶解，不加2-巯基-1-甲基咪唑，加入33克85％的磷酸，置于20℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻6分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.040μm/min，铜蚀刻速率达0.560μm/min，银铜蚀刻速率比为0.071。
实施例4：称取过硫酸铵1.5克，加水20克搅拌溶解，再加入2-巯基-1-甲基咪唑3克，搅拌反应10分钟，慢慢滴加98％浓硫酸8克，搅拌10分钟，置于20℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻3分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.493μm/min，铜蚀刻速率为0.071μm/min，银铜蚀刻速率比为6.94。
对比例4：称取过硫酸钠2.5克，加水20克搅拌溶解，不加2-巯基-1-甲基咪唑，慢慢滴加98％的浓硫酸9.2克，置于20℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻3分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.040μm/min，铜蚀刻速率达1.810μm/min，银铜蚀刻速率比为0.022。
实施例5：称取过硫酸铵1.5克，加水20克搅拌溶解，再加入2-巯基-1-甲基咪唑5克，搅拌反应10分钟，慢慢滴加98％浓硫酸8克，搅拌10分钟，置于20℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻3分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.537μm/min，铜蚀刻速率为0.072μm/min，银铜蚀刻速率比为7.45。
对比例5：称取过硫酸铵2.5克，加水20克搅拌溶解，不加2-巯基-1-甲基咪唑，慢慢滴加98％的浓硫酸9.2克，置于20℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻3分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.028μm/min，铜蚀刻速率达1.200μm/min，银铜蚀刻速率比为0.023。
实施例6：称取过硫酸铵1.5克，加水20克搅拌溶解，再加入2-巯基-1-甲基咪唑3克，搅拌反应10分钟，慢慢滴加98％浓硫酸10克，搅拌10分钟，置于20℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻3分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.497μm/min，铜蚀刻速率为0.077μm/min，银铜蚀刻速率比为6.47。
实施例7：称取过硫酸铵1.5克，加水20克搅拌溶解，再加入2-巯基-1-甲基咪唑3克，搅拌反应10分钟，慢慢滴加98％浓硫酸12克，搅拌10分钟，置于20℃恒温水浴，磁力搅拌，分别将银片和铜片投入，蚀刻3分钟，根据银片和铜片的失重和面积，计算得到：银蚀刻速率为0.509μm/min，铜蚀刻速率为0.086μm/min，银铜蚀刻速率比为5.89。
实施例1-7和对比例1-5的原料组分汇总于表1中，蚀刻条件和结果汇总于表2中。
表1蚀刻液原料组分情况
表2蚀刻条件和结果
由表1和表2可见，本发明的一种选择性银蚀刻液，对金属银有较大的蚀刻速率，而对铜蚀刻较慢，银铜蚀刻速率比一般在6-8倍，最高可大于9倍。以银膜为0.3μm计，正常蚀刻1-2分钟即可完成，这对铜图案的影响微乎其微。
本发明的一种选择性银蚀刻液，依靠咪唑巯基自由基对金属银进行氧化和络合溶解，在蚀刻过程中，蚀刻液始终清澈透明，没有残渣沉淀产生，有利于连续化稳定生产。因为咪唑对巯基自由基的共轭稳定作用，本发明的蚀刻液性能稳定，配置后常温存放2个月，性能仍保持不变。
Claims (7)
1.一种选择性银蚀刻液，其特征在于，按重量份计，包含过硫酸盐3.5-8.5份、水32-65份、2-巯基-1-甲基咪唑8-15份、无机酸23-61份。
2.根据权利要求1所述一种选择性银蚀刻液，其特征在于过硫酸盐为过硫酸钠或者过硫酸铵。
3.根据权利要求1所述一种选择性银蚀刻液，其特征在于水为净化水或去离子水。
4.根据权利要求1所述一种选择性银蚀刻液，其特征在于无机酸为硫酸或者磷酸。
5.根据权利要求4所述一种选择性银蚀刻液，其特征在于硫酸为98％浓硫酸。
6.根据权利要求4所述一种选择性银蚀刻液，其特征在于磷酸为85％磷酸。
7.根据权利要求1所述一种选择性银蚀刻液，其特征在于按照如下步骤配置，先称取过硫酸盐，然后加水搅拌溶解，再加入称量的2-巯基-1-甲基咪唑，搅拌反应10分钟，得到橘红色溶液，最后加入计量的硫酸或磷酸，搅拌10分钟，则形成橘黄色银蚀刻液。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN105039987A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-11-11 | 广东富行洗涤剂科技有限公司 | 一种不锈钢的蚀刻液组合物 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN105039987A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-11-11 | 广东富行洗涤剂科技有限公司 | 一种不锈钢的蚀刻液组合物 |
| CN106653681A (zh) * | 2015-10-30 | 2017-05-10 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 自对准互连结构和方法 |
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