JP4696565B2 - エッチング液及びエッチング方法 - Google Patents
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金又は金合金からなる薄膜のエッチング液としては、ヨウ素、ヨウ化物塩及び水からなるヨードエッチング液(特許文献1)、臭素、臭化物塩及び水からなる臭素エッチング液、或いは王水(硝酸/塩酸混合液)、シアン化カリウムと有機酸化剤の混合液(特許文献2)等がある。なかでもヨードエッチング液は、金とよく反応し、エッチング速度が速く、また液が取り扱い易いという利点がある。
一方、近年の半導体装置や液晶表示装置のさらなる高密度化、微細化の要求に伴い、微細電極配線に、金と、より卑な金属であるニッケル等を積層膜として用いることも提案されている(特許文献5)。
本発明は、金又は金合金をエッチングするにあたり、高いエッチング速度をもち、かつ他の金属膜を侵すことなく金又は金合金のみを高い選択性をもってエッチングできるエッチング液及びエッチング方法を提供することを目的とする。
本発明者らの検討によれば、ヨウ素及びヨウ素化合物を含むエッチング液によりエッチングを行う際、液のpHが低く酸性が強いと金と同時に卑金属もエッチングされやすく、液のpHを中性に近い範囲内にすれば金や金合金のみの選択的エッチングが行われることが分った。
KOHなどアルカリ性の金属水酸化物を加えてエッチング液のpHを7以上に調液することは可能だが、時間と共にヨウ素酸が発生するため徐々にpHが低下してしまうため、エッチング液の酸性化は避けられない。
pH緩衝剤はリン酸系pH緩衝剤及び/又はクエン酸系pH緩衝剤であることが好ましい。より好ましくはリン酸系pH緩衝剤であり、なかでもKH2PO4/K2HPO4系の緩衝剤が好ましい。
エッチング液には、ヨウ素化合物としてヨウ化物塩を含むことが好ましく、より好ましくはヨウ化カリウム及びヨウ化アンモニウムの少なくとも1種を含む。
本発明のエッチング液は、少なくともヨウ素、ヨウ素化合物及びpH緩衝剤を含有する。 通常、ヨウ素は水に溶解し難いが、ヨウ素化合物の水溶液には比較的容易に溶解する。特にヨウ化物塩の水溶液には溶解しやすいため、ヨウ素化合物としてはヨウ化物塩を用いるのが好ましい。半導体装置などの微細加工分野においては腐食の問題からナトリウムの存在は望ましくないため、なかでもヨウ化カリウムやヨウ化アンモニウムが好ましい。
pH緩衝剤は、緩衝作用を持つ溶液、即ちpHの変化が純水の場合よりも小さい溶液を指すが、本発明においては、本エッチング液の液性をpH6〜8付近に制御しうるpH緩衝剤であれば特に制限なく使用できる。好ましくはpH7付近に制御する作用を持つpH緩衝剤を用いる。
本発明のエッチング液を半導体装置や液晶表示装置の製造工程に使用する場合には、できるだけ不純物含有量の少ない高純度の薬品を用いて調製することが好ましい。各々の薬品のメタル不純物は少ないほどよく、1重量ppm以下であることが特に好ましい。
金や金を含む合金は、電気抵抗が低く電気を通しやすいため、高密度化、微細化の進む電極配線パターン形成に広く使用されている。しかし金はシリコンやガラスとの密着性が悪く、従って、密着性が良い金属よりなる下地膜を成膜し、この下地膜上に金薄膜を形成することが好ましい。下地膜としては通常、卑金属が用いられ、特にはニッケル、クロム、モリブデン及びチタンからなる群の少なくとも1種、或いはそれを含む合金が、密着性に優れ好ましい。なかでもニッケルやクロムは取扱い性に優れ好ましい。下地膜は1層でもよいし、必要に応じて2層以上からなってもよい。下地層の厚みはその目的にかなう範囲で特に限定されないが、通常、1nm〜10μm程度であり、好ましくは10nm〜500nm程度である。また下地膜と基板との間に更に他の層が形成されていてもよい。
まず基板上に金又は金合金からなる導電性薄膜をスパッタリングなどで成膜したのち、
所望のバンプ形状・位置・数に応じて、その上にレジストでパターンを形成し、導電性薄膜を一部露出させる。次いで電解メッキにより、露出した導電性薄膜上に金や金合金からなる層を厚く(通常、数十〜数百μm程度)めっきした後、レジスト層を除去すると金薄膜上にバンプ(突起)が形成されたものが得られる(電解めっきによる湿式バンプ形成法)。このままではバンプ同士が金薄膜を通して導通してしまうため、金薄膜をバンプ形状に従ってエッチングし、バンプ同士を電気的に切り離す。このようにしてバンプを持つ基板を得ることができる。なお、めっき成膜した層は薄膜に比べて十分厚いためエッチングの影響は殆ど受けない。
各実施例で用いたエッチング液の組成を表−1に示す。ここで、pH緩衝剤量(重量部)は、水、ヨウ素、ヨウ化カリウム及び1−プロパノールで構成されるエッチング基本液の総量を100重量部とし、これに対して添加した量で示した。
水71.2重量部にヨウ素3重量部、ヨウ化カリウム11.8重量部、1−プロパノール14重量部を添加してエッチング基本液を調製し、このエッチング基本液に対して、更にpH緩衝剤として、KH2PO41.3重量部とK2HPO46.7重量部を添加してエッチング液を調製した。このエッチング液200gを300mlビーカーに入れ、液温を25℃に保った。
このエッチング液に各試験片を2時間浸漬させ、浸漬前後の重量差から各金属の溶解速度を算出した。また本エッチング液の金属選択性の指標としてエッチング速度比(Auのエッチング速度/各金属のエッチング速度)を算出した。金属選択性の数値が大きいほどその金属に対する金のエッチング速度が速く、選択性が高いエッチング液である。
これらの結果を表−2に示す。表−2から明らかなように、実施例1のエッチング液はニッケル(Ni)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)に対して高いエッチング選択性を有しており、これらの金属を侵すことなく金(Au)のみを選択的にエッチングできることが分かる。
pH緩衝剤として、K2HC6H5O70.20重量部とK3C6H5O79.8重量部を添加した以外は実施例1と同様にしてエッチング液を調製した。このエッチング液200gを300mlビーカーに入れ、液温を25℃に保った。
実施例1と同様に金属溶解速度評価試験を行った。これらの結果を表−3に示す。表−3から明らかなように、実施例2のエッチング液はニッケル(Ni)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)に対して大きなエッチング選択性を有しており、これらの金属を侵すことなく金(Au)のみを選択的にエッチングできることが分かる。
pH緩衝剤を加えず、代わりに20重量%水酸化カリウム水溶液を用いて初期pHを7.5に調整した以外は実施例1と同様にしてエッチング液を調製した。このエッチング液200gを300mlビーカーに入れ、液温を25℃に保った。
実施例1と同様に金属溶解速度評価試験を行った。これらの結果を表−4に示す。表−4から明らかなように、実施例1、2に比べてエッチング選択性が低く、ニッケル(Ni)に対してほとんど選択性がないことが分かる。なお、2時間の浸漬後にpHが5.63にまで低下しており、このためニッケル(Ni)のエッチングが進んだと考えられる。
Claims (4)
- 基板上に、ニッケル、クロム、モリブデン及びチタンからなる卑金属の少なくとも1種、或いはそれを含む合金よりなる下地膜を介して形成された、金又は金合金よりなる薄膜(以下、金薄膜と称する。)をエッチングするためのエッチング液であって、少なくともヨウ素、ヨウ素化合物及び、リン酸系及び/又はクエン酸系のpH緩衝剤を含み、pHが6〜8の範囲であることを特徴とするエッチング液。
- 基板上に、ニッケル、クロム、モリブデン及びチタンからなる卑金属の少なくとも1種、或いはそれを含む合金よりなる下地膜を介して形成された金薄膜を、少なくともヨウ素、ヨウ素化合物及び、リン酸系及び/又はクエン酸系のpH緩衝剤を含み、pHが6〜8の範囲であるエッチング液を用いてエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
- 前記金薄膜上に、フォトレジスト層を塗布成膜し、フォトリソグラフィー法により所望の配線パターンに応じた潜像を形成したのち現像してフォトレジスト層に凹凸パターンを形成、パターン化膜とし、このパターン化膜をマスクとしてエッチングを行うことを特徴とする、金薄膜上にフォトレジストよりなるパターン化膜が形成されてなる、請求項2に記載のエッチング方法。
- 前記金薄膜上に、所望のバンプ形状・位置・数に応じて、レジストでパターンを形成し、導電性薄膜を一部露出させ、次いで電解メッキにより、露出した導電性薄膜上に金や金合金からなる層をメッキした後、レジスト層を除去して金薄膜上にバンプを形成し、金薄膜をバンプ形状に従ってエッチングすることにより、バンプ同士を電気的に切り離すことを特徴とする、金薄膜上に複数の金又は金合金からなるバンプが形成されてなる、請求項2又は3に記載のエッチング方法。
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