用于铜或铜合金的蚀刻溶液制造技术

一种用于从微电子装置选择性蚀刻铜或铜合金的溶液，其中所述装置同时包括铜或铜合金和含镍材料，所述溶液是用于铜或铜合金的蚀刻溶液，其包含在分子中具有酸基团的螯合剂、过氧化氢和在分子中具有氧化乙烯链的表面活性剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从微电子基板蚀刻铜或铜合金的溶液，更具体来说涉及从具有由铜或铜合金和镍制成的电极例如凸块的微电子基板选择性蚀刻铜或铜合金的溶液。
技术介绍
在微电子装置中，发展了元件的微型化和高度集成以便提高它们的性能并减小尺寸。不利的是，在半导体装置中，微型化技术正接近它们的极限。尽管正越来越多地使用具有三维结构例如引线接合、倒装芯片、凸块等的装置，但仍然需要更高度的集成。已经开发了通过形成穿透硅的细小通孔，并用导电材料例如铜填充所述通孔来形成电极的技术(TSV技术)。通常情况下，在TSV技术中使用铜作为电极的情形中，在硅基板(I)中提供开口，然后在开口的内壁上形成氧化硅层(2)(即低k介电层)和钛、钽等的金属阻挡层(3)。随后，通过金属有机化学气相沉积法或物理气相沉积法形成铜晶种层(4)(附图说明图1)。接下来，使用抗蚀剂树脂(5)在铜晶种层上形成电极的部分以外的部分上形 成保护膜(图2)。将金属例如铜(6)埋置在未形成保护膜的部分中，以形成凸块。不利的是，如果铜未被保护，表面氧化现象将降低连接可靠性。因此，通常情况下，分别层压镍层(7)以及金、或者锡与银的合金的焊料层(8)(图3)。然后，通过移除抗蚀剂树脂来形成凸块(9)(图4)。铜晶种层和金属阻挡层不仅形成在娃基板的开口内，而且形成在娃基板表面上，并且即使在抗蚀剂树脂被移除后仍保留。因此，剩余的铜晶种层和金属阻挡层必须通过蚀刻溶液移除(图5和6)。其中，作为湿法蚀刻铜晶种层的方法，使用由酸和氧化剂构成的蚀刻溶液、即硫酸和过氧化氢的混合溶液的方法被广泛使用(日本专利申请公开号2000-286531和2009-120870)。使用含有氯化铜或氯化铁的蚀刻溶液的方法，也已广为人知(日本专利申请公开号2008-285720)。不利的是，这些蚀刻方法不仅蚀刻在电子基板中形成的铜晶种层，而且由于用于形成凸块的镍也被蚀刻而使凸块变形。因此，在本
中，对于能够从同时包括铜或铜合金和含镍材料的微电子装置，相对于含镍材料而选择性蚀刻铜或铜合金的溶液，仍存在需求。
技术实现思路
总的来说，本专利技术涉及溶液，所述溶液能够在从包括铜或铜合金和含镍材料的微电子基板蚀刻铜或铜合金的步骤中选择性蚀刻铜或铜合金。一方面，描述了一种从同时包括铜或铜合金和含镍材料的微电子装置选择性蚀刻铜或铜合金的溶液，所述溶液包含在分子中具有酸基团的螯合剂(A)、过氧化氢(B)和在分子中具有氧化乙烯链的表面活性剂(C)。所述溶液还包含选自至少一种溶剂(D)、至少一种抗腐蚀组分(E)、至少一种抗氧化剂(F)和至少一种碱性化合物(G)的至少一种组分。另一方面，描述了一种生产微电子装置的方法，所述方法包括使用溶液从所述微电子装置选择性蚀刻铜或铜合金，其中所述装置同时包括铜或铜合金和含镍材料，其中所述溶液包含在分子中具有酸基团的螯合剂(A)、过氧化氢(B)和在分子中具有氧化乙烯链的表面活性剂(C)。所述溶液还包含选自至少一种溶剂(D)、至少一种抗腐蚀组分(E)、至少一种抗氧化剂(F)和至少一种碱性化合物(G)的至少一种组分。从后面的公开内容和权利要求书，本专利技术的其他方面、特征和实施方案将更充分显现。附图简述图1是具有开口的硅基板(I)的剖视图，其中氧化硅层(2)、金属阻挡层(3)和铜晶种层(4)被层压在开口的内壁上。图2是在图1的硅基板上施加抗蚀剂树脂(5)并形成保护膜后硅基板的剖视图。图3是在图2的硅基板上进一步层压金属铜(6)、镍(7)和金(8)后硅基板的剖视图。 图4是从图3的娃基板移除抗蚀剂树脂后娃基板的首I]视图。图5是从图4的娃基板移除铜晶种层后基板的首I]视图。图6是从图5的硅基板移除金属阻挡层后硅基板的剖视图。具体实施例方式在本文中描述了一种用于从微电子装置选择性蚀刻铜或铜合金的溶液，其中所述铜或铜合金相对于含镍材料被选择性移除。此外，还描述了使用所述溶液从微电子装置基本上移除铜或铜合金的方法，其中所述铜或铜合金相对于同时存在的含镍材料被选择性移除。为了易于指称，“微电子装置”是指半导体基板、平板显示器、相变存储装置、太阳能板和其他产品，包括被制造用于微电子、集成电路或计算机芯片应用的太阳能基板、光伏器件和微机电系统(MEMS)。应该理解，术语“微电子装置”不意味着以任何方式进行限制，并且包括最终将变成微电子装置或微电子组件的任何基材。正如本文中所定义，“铜或铜合金”是指铜(O)或铜与至少一种其他组分例如锌、锡、铝、硅、镍、磷、铁、锰、铍、钴、铅及其组合的混合物(合金)。专业技术人员将会理解，经历过某些表面反应例如氧化的铜或铜合金，仍被认为是用于本专利技术的目的的铜或铜合金。铜的实例包括通过化学气相沉积法(CVD方法)、物理气相沉积法(PVD方法)、原子层沉积法(ALD方法)和电镀法形成的铜。正如本文中所定义，术语“金属阻挡层”是指在本
中用于密封金属线路例如铜互连系统，以最小化所述金属例如铜扩散到介电材料中的任何材料。优选的阻挡层材料包括钽、钛、钌、铪、钨和其他耐熔金属及其氮化物和硅化物。正如本文中所定义的，“低k介电材料”是指在层状微电子装置中用作介电材料的任何材料，其中所述材料具有低于约3.5的介电常数。优选情况下，低k介电材料包括低极性材料例如含硅有机聚合物、含硅杂合有机/无机材料、有机硅酸盐玻璃(OSG)、TEOS、氟化硅酸盐玻璃(FSG)、二氧化硅和掺碳氧化物(⑶O)玻璃。应该认识到，低k介电材料可以具有不同密度和不同孔隙度。“基本上不含”在本文中被定义为小于2wt.%、优选小于Iwt.%、更优选小于0.5wt.%、最优选小于 0.1wt.%。当在本文中使用时，“约”打算是指所陈述值的±5%。当在本文中使用时，“相对于含镍材料选择性蚀刻铜或铜合金”是指铜或铜合金相对于含镍材料的移除速率为至少100:1、更优选至少1000:1、还更优选至少10000:1、最优选至少100000:1。正如本文 中所定义，“基本上不含”是指以组合物的总重量计，少于所述组合物的约2wt.%、更优选少于Iwt.%、还更优选少于0.1wt.%、最优选为0wt%。本文描述的组合物可以体现在广泛的各种特定配方中，正如后文中更充分描述的。在所有这样的组合物中，其中所述组合物的特定组分参照包括零值下限的重量百分率范围进行讨论，应该理解，在组合物的各种特定实施方案中这样的组分可能存在或不存在，并且在这样的组分存在的情形中，它们可以以使用这样的组分的组合物的总重量计，低至0.0Olwt.%的浓度存在。一方面，描述了一种溶液，所述溶液从其上具有铜或铜合金材料的微电子装置蚀刻所述铜或铜合金材料，其中所述溶液相对于含镍材料选择性蚀刻铜或铜合金。该溶液可以包含、其组成为、或者其基本组成为至少一种在分子中具有酸基团的螯合剂(A)、过氧化氢(B)和至少一种在分子中具有氧化乙烯链的表面活性剂(C)。在另一个实施方案中，该溶液可以包含、其组成为、或者其基本组成为至少一种在分子中具有酸基团的螯合剂(A)、过氧化氢(B)、至少一种在分子中具有氧化乙烯链的表面活性剂(C)和至少一种溶剂(D)。在另一个实施方案中，溶液可以包含、其组成为、或者其基本组成为至少一种在分子中具有酸基团的螯合剂(A)、过氧化氢(B)、至少一种在分子中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.16 JP 2010-181485;2011.08.11 JP 2011-175471.一种用于从同时包括铜或铜合金和含镍材料的微电子装置选择性蚀刻铜或铜合金的溶液，所述溶液包含在分子中具有酸基团的螯合剂(A)、过氧化氢(B)和在分子中具有氧化乙烯链的表面活性剂(C)。2.权利要求1的溶液，其中所述螯合剂(A)包含在分子中具有至少两个膦酸基、羧基或磺酸基的有机酸。3.权利要求1的溶液，其中所述螯合剂(A)包含在分子中具有至少一个羧基和至少一个膦酸基的有机酸。4.权利要求1至3任一项的溶液，其中所述表面活性剂(C)包含烷基醇的环氧乙烷(EO)加合物(Cl)、烷基胺的EO加合物(C2)、烷基酚的EO加合物(C3)、脂肪酸的EO加合物(C4)、通过修饰烷基醇的EO加合物的末端而制...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田裕，小路祐吉，
申请(专利权)人：高级技术材料公司，
类型：
国别省市：