CN116103652A - 一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蚀刻液技术领域，公开一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液，包括按质量百分比计的以下组分：4‑10％N‑甲基甲酰胺；4‑10％双氧水；4‑10％磷酸三钠；0.1‑0.5％EDTA；0.5‑3％丙酸；0.1‑0.5％添加剂；0.05‑0.2％表面活性剂；余量为纯水。本发明通过在配方中添加了添加剂和表面活性剂，有效控制厚铜中铜与钼的蚀刻速率，使铜的蚀刻与钼的蚀刻速度相当，可以有效改善倒切及钼残留。本发明厚铜蚀刻液配方中添加了双氧水稳定剂和补充剂，有效控制双氧水的分解，能够维持溶液性能稳定，延长溶液的使用寿命，进而为客户节约了成本。同时具有蚀刻速度快，效率高，可循环使用，无废液排放。
Description
技术领域
本发明涉及蚀刻液技术领域，特别是涉及一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液。主要应用于晶圆级封装的Cu蚀刻，蚀刻速率可根据客户工艺需求调整，对应不同应用的快速和慢速蚀刻需求。
背景技术
铜蚀刻液适用于印制版铜的蚀刻，蚀刻速度快，蚀刻速度可达4～5um/min，废液回收简单，广泛用于印制板、线路板。铜蚀刻液也可用于铜工艺品等的蚀刻。蚀刻后的板面平整而光亮。铜蚀刻液的反应速度快、使用温度低、溶液使用寿命长、后处理容易，对环境污染小，用于铜质单面板、双面板、首饰蚀刻，可以蚀刻出任意精美的形态，有效提高蚀刻速度，节约人工水电。
但是，现有的铜蚀刻液多数为双氧水和无机酸系列，对于厚铜蚀刻容易出现铜、钼速度不一致以及本身电位差的影响，出现倒切或者钼残留，导致蚀刻特性不良，无法满足工艺要求。
为解决现有铜蚀刻液对厚铜系列蚀刻存在的不足，亟需开发了一种对光刻胶无损伤的厚铜蚀刻液及其制备方法，实现厚铜与钼构成的多层金属层的批量湿蚀刻。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液及其制备方法。一般在蚀刻过程中随着铜离子浓度的增加，双氧水分解加速，但是本发明厚铜蚀刻液配方中添加了双氧水稳定剂(添加剂)和补充剂(N-甲基甲酰胺)，能够维持溶液性能稳定，延长溶液的使用寿命，进而为客户节约了成本。同时具有蚀刻速度快，效率高，可循环使用，无废液排放。
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液，包括按质量百分比计的以下组分：
优选地，所述添加剂为有机酸。
优选地，所述有机酸为柠檬酸、酒石酸或者梅子酸中的一种或一种以上的组合。
优选地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸纳。
优选地，所述厚铜蚀刻液包括按质量百分比计的以下组分：
本发明的另一目的在于公开上述一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：在净化空间内，依次加入纯水、磷酸三钠、EDTA、N-甲基甲酰胺、双氧水、丙酸、添加剂、表面活性剂，搅拌均匀，过滤，分装，制得成品。
本发明中的N-甲基甲酰胺在丙酸存在下可以补充双氧水的自由基，进而维持药液性能。
磷酸三钠能够调节pH，抑制铜的蚀刻，进而使铜的蚀刻与钼的蚀刻速度相当，有效改善倒切。
EDTA金属的螯合剂，可以有限降低溶于铜离子的浓度，降低双氧水的分解速度，延长药水蚀刻寿命。
丙酸主要是调节pH，促进钼的蚀刻，有效改善蚀刻液的距离和角度。
表面活性剂能够改善溶液的表面张力，由此提高对基板的润湿性，提高蚀刻液对基板结构中高位部的浸渗性，有效的控制蚀刻速率。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明通过在配方中添加了添加剂和表面活性剂，有效控制厚铜中铜与钼的蚀刻速率，使铜的蚀刻与钼的蚀刻速度相当，可以有效改善倒切及钼残留。
本发明厚铜蚀刻液配方中添加了双氧水稳定剂和补充剂，有效控制双氧水的分解，能够维持溶液性能稳定，延长溶液的使用寿命，进而为客户节约了成本。同时具有蚀刻速度快，效率高，可循环使用，无废液排放。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的厚铜蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属无底切的扫描电子显微镜示意图；
图2是本发明实施例1制得的厚铜蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属无钼残留的扫描电子显微镜示意图；
图3是对比例1制得的蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属发生底切现象的扫描电子显微镜示意图；
图4是对比例1制得的蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属发生钼残留的扫描电子显微镜示意图；
图5是本发明实施例1制得的厚铜蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属(过刻20％)光刻胶左边的扫描电子显微镜示意图；
图6是本发明实施例1制得的厚铜蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属(过刻20％)光刻胶右边的扫描电子显微镜示意图；
图7是本发明实施例1制得的厚铜蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属(过刻30％)光刻胶左边的扫描电子显微镜示意图；
图8是本发明实施例1制得的厚铜蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属(过刻30％)光刻胶右边的扫描电子显微镜示意图；
图9是本发明实施例1制得的厚铜蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属(过刻40％)光刻胶左边的扫描电子显微镜示意图；
图10是本发明实施例1制得的厚铜蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属(过刻40％)光刻胶右边的扫描电子显微镜示意图；
图11是本发明实施例1制得的厚铜蚀刻液蚀刻投入铜粉跟温度变化示意图；
图12是本发明实施例1制得的厚铜蚀刻液蚀刻放置时间跟温度变化示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但需要说明的是，实施例并不对本发明要求保护范围的构成限制。
一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液，包括按质量百分比计的以下组分：
其中，添加剂为有机酸。有机酸优选为柠檬酸、酒石酸或者梅子酸中的一种或一种以上的组合。表面活性剂为十二烷基苯磺酸纳。
上述一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液通过以下步骤制备：在净化空间内，依次加入纯水、磷酸三钠、EDTA、N-甲基甲酰胺、双氧水、丙酸、添加剂、表面活性剂，搅拌均匀，过滤，分装，制得成品。
为了说明本发明厚铜蚀刻液的性能优点，下面通过表1中实施例1和对比例1的对比来作说明：
表1实施例1和对比例1的配方表
有效改善倒切及钼残留的实验验证：
将实施例1和对比例1制得的蚀刻液分别用于蚀刻铜与钼的多层金属，蚀刻条件：在35℃，200转速下，正常蚀刻。
实施例1添加了添加剂和表面活性剂，用实施例1的厚铜蚀刻液蚀刻铜与钼的多层金属，如图1-2所示，无底切，钼也没有残留，即可以有效改善倒切及钼残留。
对比例1和实施例1相比，未加添加剂和表面活性剂，如图3-4所示，有底切，钼残留明显。
蚀刻铜与钼的多层金属过程中铜与钼蚀刻速率的有效控制的实验验证：
实验方案：将实施例1制得的蚀刻液用于蚀刻铜与钼的多层金属，35℃，200转速，正常蚀刻，分别于过刻20％、过刻30％、过刻40％观察蚀刻后的角度和CD loss，判断蚀刻速率。
(1)35℃，200转速，蚀刻180秒，即过刻20％，吹干，切片，在电镜下观察，光刻胶左边角度为51.41°，CD loss为1.880μm(如图5所示)；光刻胶右面角度为52.94°，CD loss为1.871μm(如图6所示)。
(2)35℃，200转速，蚀刻190秒，即过刻30％，吹干，切片，在电镜下观察，光刻胶左边角度为51.97°，CD loss为2.054μm(如图7所示)；光刻胶右边角度为52.09°，CD loss为2.004μm(如图8所示)。
(3)35℃，200转速，蚀刻210秒，即过刻40％，吹干，切片，在电镜下观察，光刻胶左边角度为50.01°，CD loss为2.411μm(如图9所示)；光刻胶右边角度为48.68°，CD loss为2.476μm(如图10所示)。
经过以上实验证实，本发明实施例1的蚀刻液在标准模式，过刻20％、过刻30％、过刻40％，蚀刻后均无底切，也无残留，角度和CD loss均符合要求，避免了因时间误差导致的蚀刻效果不理想的结果。
蚀刻液稳定性实验：
对实施例1制得的蚀刻液，从室温(无控温)开始，每小时向蚀刻液投入Cu/Mo1000/100ppm至最高10000ppm Cu离子浓度，然后停止投入Cu/Mo，持续测量蚀刻液温度变化48小时，温度非常稳定，结果如下图11和12所示。
将实施例1制得的蚀刻液和不同时刻投入1000/100ppm-8000ppm Cu离子浓度的蚀刻液，分别用于蚀刻铜与钼的多层金属，35℃，200转速，正常蚀刻，观察蚀刻后的角度和CDloss，结果如表2所示。
表2不同Cu离子浓度的蚀刻液蚀刻厚铜的角度和CD loss
本发明实施例1的厚铜蚀刻液Base Life测试Cu Loading 8000ppm可接受。
CD loss变化在60nm之內，变化系数<10％，CD loss：397～450nm。
角度变化在3°之内，变化系数<5％，角度：43.9～46.9°。
角度随着浓度增加有下降趋势，但在45°偏差范围之内。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液，其特征在于，包括按质量百分比计的以下组分：
余量为纯水。
2.根据权利要求1所述的一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液，其特征在于，所述添加剂为有机酸。
3.根据权利要求2所述的一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸、酒石酸或者梅子酸中的一种或一种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸纳。
5.根据权利要求1所述的一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液，其特征在于，包括按质量百分比计的以下组分：
6.权利要求1～5任一项所述一种用于半导体及触控面板领域的厚铜蚀刻液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在净化空间内，依次加入纯水、磷酸三钠、EDTA、N-甲基甲酰胺、双氧水、丙酸、添加剂、表面活性剂，搅拌均匀，过滤，分装，制得成品。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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