一种微电子用多层金属膜蚀刻液及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种微电子用多层金属膜蚀刻液及其应用，以重量百分含量计，该蚀刻液的原料配方包括过氧化氢5~25%，辅酸3~10%，过氧化氢稳定剂2~10%，锥角控制剂0.001~1%，添加剂0.1~1%，余量为超纯水；其中，所述辅酸为可以提供H+的酸性物质；所述过氧化氢稳定剂为羟基乙叉二膦酸、8‑羟基喹啉、柠檬酸、吡啶二羧酸、氨基乙醇磷酸、皮考啉酸、聚丙烯酸胺中三种的组合；所述锥角控制剂为含有氨基的有机化合物，其碳链长度为1~10。本发明专利技术通过选择特定的过氧化氢稳定剂，以及配合蚀刻液中的添加剂，可以获得长储存期的蚀刻液，同时稳定蚀刻液的蚀刻能力。

Multilayer metal film etching solution for microelectronic and application thereof

The invention relates to a multilayer metal film etching liquid and application thereof in microelectronics, the weight percentage of raw materials, formula of the etching solution including hydrogen peroxide 5~25%, auxiliary acid 3~10%, hydrogen peroxide stabilizer 2~10%, cone angle control agent 0.001~1%, additive 0.1~1%, balance of ultra pure water; wherein, the auxiliary acid as acidic substances can provide H+; two hydroxy ethylidene phosphonic acid, 8 8-hydroxyquinoline, citric acid, two amino pyridine carboxylic acid, phosphoric acid, ethanol picolinic acid, polyacrylic acid amine in three kinds of combination for the hydrogen peroxide stabilizer agent; organic compounds containing amino group to control the cone angle, the length of carbon chain 1~10. By selecting a specific hydrogen peroxide stabilizer and cooperating with an additive in the etching solution, the invention can obtain an etching solution with a long storage period, while stabilizing the etching ability of the etching solution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微电子用多层金属膜蚀刻液，适用于TFT-LCD、OLED等显示器电极铜或铜合金层的湿法蚀刻，蚀刻液在储存期内稳定，在使用中具有较长的蚀刻寿命。
技术介绍
在半导体电子制造业中，需要在基板或二氧化硅/氮化硅等绝缘层上形成导电通路，Al、Cu、Ag等由于具有良好的导电性，被广泛用于半导体器件的电路。通过溅射法或气相沉淀法在基板上形成金属或合金薄膜，光刻胶均匀涂覆在金属薄膜上，然后通过曝光、显影等方法形成所需图案，再通过干法/湿法蚀刻得到金属图案。目前，随着TFT-LCD行业的玻璃基板越来越大，由于栅极线和数据线越来越长，信号延迟问题开始显现出来，铜导电层的性能优势就体现出来，其低电阻特性可更好的应用于大尺寸生产，而逐步替代原有的铝或铝合金金属层。铜作为电极或配线材料使用时，为了提高与玻璃基板之间的黏着性且需要阻隔Cu的扩散，需要使用Ti、Mo、W等金属作为隔层。在这种情况下，使用Cu/Ti、Cu/TiW、Mo/Cu/Mo、Cu/Mo、MoTi/Cu/MoTi、Cu/MoTi等作为层压膜用于电极。针对上述多层金属膜的湿法蚀刻液，较多的使用含过氧化氢的蚀刻液，该蚀刻液使用后环保易处理，但蚀刻液中含有其它金属杂质，如Cu2+、Fe3+等催化分解过氧化氢，降低蚀刻液的稳定性和时效性。蚀刻过程中，溶解于溶液中的Cu离子促进过氧化氢分解，使得生成氧气。因此，在使用时，需要不停的补加新液维持蚀刻液中过氧化氢的浓度，确保蚀刻速率稳定。再者，过氧化氢分解生成氧气使得蚀刻液槽内压力增大，因此也存在伴有爆炸危险性的问题。相对于无机氧化剂(铁、铜等多价态离子)的蚀刻液，存在难以控制Cu的溶解速度、侧蚀(Sideetch)较大致使图案边缘形状不分明而变成凹凸形状等问题。侧蚀较大导致金属配线的线宽变小，使得电阻增大而存在问题。另外，图案边缘形状不好的话，会引起断路或短路的问题，后续工序的薄膜成膜中台阶覆盖率。湿法蚀刻多层金属膜时，为降低生产成本，采用一次性刻蚀得到图形，间接提升了蚀刻液的蚀刻能力要求，同时需保证蚀刻液的储存稳定性及时效性，需防止过氧化氢在运输和储存等多环境影响因素下保持稳定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高效、稳定，具有长寿命的微电子用多层金属膜蚀刻液。为解决上述技术问题，本专利技术采取如下技术方案：一种微电子用多层金属膜蚀刻液，以重量百分含量计，所述蚀刻液的原料配方包括过氧化氢5～25％，辅酸3～10％，过氧化氢稳定剂2～10％，锥角控制剂0.001～1％，添加剂0.1～1％，余量为超纯水；其中，所述辅酸为可以提供H离子的酸性物质；所述过氧化氢稳定剂为羟基乙叉二膦酸、8-羟基喹啉、柠檬酸、吡啶二羧酸、氨基乙醇磷酸、皮考啉酸、聚丙烯酸胺中三种的组合；所述锥角控制剂为含有氨基的有机化合物，其碳链长度为1～10。优选地，所述过氧化氢和辅酸需经过提纯除杂，去除其中的金属离子，其中，所述过氧化氢的单项金属离子含量<0.1ppb，所述辅酸的单项金属离子含量<1ppb。优选地，所述辅酸为甲基苯磺酸、磷酸、高氯酸、氢氟酸中的一种或多种的组合。更优选地，所述辅酸的含量为5～10％。优选地，所述锥角控制剂为氨基巯基三唑、巯基四氮唑、苯骈三氮唑、甲基四唑、硫脲、脲、谷氨酸、嘌呤中一种或多种的组合。优选地，所述添加剂为有机酸、无机盐、表面活性剂中一种或多种的组合，添加剂的使用使得该蚀刻液具有适当的蚀刻速率均匀地蚀刻的优点。优选地，所述超纯水的电阻率为16MΩ·cm，更优选地，所述超纯水的电阻率为18MΩ·cm。优选地，所述过氧化氢稳定剂的配位体数量≥3。优选地，所述过氧化氢稳定剂的含量为2～6％。本专利技术提供的另一种技术方案是：一种上述蚀刻液在蚀刻Cu/Mo、Cu/TiW、Ni/Cu/ITO金属或金属氧化物中的应用。本专利技术的蚀刻液的使用方法如下：在玻璃基板上形成如Cu/Mo金属层，涂胶、曝光、显影后将玻璃基板水平放置于蚀刻机平台上，匀速通过喷淋蚀刻段，同时通过在线金属离子检测仪测定蚀刻后蚀刻液中的Cu2+含量，超过阀值后将其作为废液排放收集。由于以上技术方案的实施，本专利技术与现有技术相比具有如下优势：本专利技术的蚀刻液通过特定的过氧化氢稳定剂组合物，使得蚀刻液的储存稳定性显著提升，减少运输及储存环境对蚀刻液稳定性的影响，使得产品储存期延长至6个月以上。本专利技术的蚀刻液可用于TFT-LCD行业的铜或铜合金薄膜的湿法刻蚀，同时对锥角、侧蚀量可控。本专利技术的蚀刻液在用于同时蚀刻TFT-LCD显示器电极的铜/钼膜或铜/钼合金膜时，最大程度地减慢玻璃基板的蚀刻速度，有效地减少后处理工程及返工工程中产生的不合格率，另外在处理较多的玻璃基板后，即使蚀刻液内的金属离子的浓度增加，也能维持蚀刻速率的稳定性，使蚀刻液可处理的基板数量有所增加，可大幅度降低TFT-LCD显示器的生产成本。附图说明图1为实施例1～3和对比例1～2的蚀刻液中过氧化氢的含量随储存时间的变化；图2为实施例2的蚀刻液蚀刻过程中铜离子的引入对过氧化氢含量的影响；图3为实施例3的蚀刻液蚀刻过程中铜离子的引入对过氧化氢含量的影响；图4为对比例1的蚀刻液蚀刻过程中铜离子的引入对过氧化氢含量的影响。具体实施方式以下结合具体的实施例，对本专利技术做进一步详细的说明，但本专利技术不限于以下实施例。本专利技术提供一种微电子用多层金属膜蚀刻液，主要用于湿法刻蚀铜、钼或钼合金的金属薄膜。该蚀刻液在一定温度下可一次性刻蚀Cu/Mo金属层，获得平整的截面和良好的锥角。具体地，本专利技术的蚀刻液的原料配方包括：以重量百分含量计，所述蚀刻液的原料配方包括过氧化氢5～25％，辅酸3～10％，过氧化氢稳定剂2～10％，锥角控制剂0.001～1％，添加剂0.1～1％，余量为超纯水。本专利技术的蚀刻液中，过氧化氢作为氧化剂，其含量在蚀刻液总重量的5～25％之间，其决定了金属膜的蚀刻速率快慢。当过氧化氢含量低于5％时，金属蚀刻速率较低，不利于生产控制，影响生产效率以及造成蚀刻液的浪费；当过氧化氢含量超过25％时，蚀刻液的稳定性受环境因素影响波动，当蚀刻液处于不利的环境时，其分解速率提升而影响产品的蚀刻稳定性。本专利技术的蚀刻液中，过氧化氢稳定剂作为金属螯合剂使用，其与在蚀刻过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电子用多层金属膜蚀刻液，其特征在于：以重量百分含量计，所述蚀刻液的原料配方包括过氧化氢5~25%，辅酸3~10%，过氧化氢稳定剂2~10%，锥角控制剂0.001~1%，添加剂0.1~1%，余量为超纯水；其中，所述辅酸为可以提供H+的酸性物质；所述过氧化氢稳定剂为羟基乙叉二膦酸、8‑羟基喹啉、柠檬酸、吡啶二羧酸、氨基乙醇磷酸、皮考啉酸、聚丙烯酸胺中三种的组合；所述锥角控制剂为含有氨基的有机化合物，其碳链长度为1~10。

【技术特征摘要】
1.一种微电子用多层金属膜蚀刻液，其特征在于：以重量百分含量计，所述蚀刻液的原料配方包括过氧化氢5~25%，辅酸3~10%，过氧化氢稳定剂2~10%，锥角控制剂0.001~1%，添加剂0.1~1%，余量为超纯水；
其中，所述辅酸为可以提供H+的酸性物质；
所述过氧化氢稳定剂为羟基乙叉二膦酸、8-羟基喹啉、柠檬酸、吡啶二羧酸、氨基乙醇磷酸、皮考啉酸、聚丙烯酸胺中三种的组合；
所述锥角控制剂为含有氨基的有机化合物，其碳链长度为1~10。
2.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于：所述过氧化氢的单项金属离子含量<0.1ppb。
3.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于：所述辅酸为甲基苯磺酸、磷酸、高氯酸、氢氟酸中的一种或多种的组合。
4....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利华，刘兵，
申请(专利权)人：苏州晶瑞化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32