刻蝕銅和銅合金的方法技術

本發明專利技術涉及采用含Fe(II)/Fe(III)氧化還原體系和含硫的有機添加劑的刻蝕溶液，在印刷電路板或晶片襯底上刻蝕銅或銅合金的電路結構的方法，其方式使得從這種電路結構中有效地除去不想要的銅，從而留下平滑的銅表面。本發明專利技術的優點是，在刻蝕之前，也可采用該溶液，鍍覆銅。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及刻蝕銅或銅合金表面，尤其由銅或銅合金制造的電路結構的方法。更特別地，本專利技術涉及刻蝕在銅或銅合金的印刷電路板或晶片襯底上的電路結構的改進方法，其方式使得從這些電路結構中有效地除去不想要的銅，從而留下平滑的銅表面。相關現有技術刻蝕電路結構，例如印刷電路板和晶片襯底上的銅的刻蝕組合物是本領域已知的。通常這些刻蝕組合物包含刻蝕劑，例如氯化鐵或氯化亞銅。英國專利1154015公開了一種刻蝕組合物，它包括氯化鐵，亞乙基硫脲和成膜組合物，例如焦掊酸和鞣酸。DE 41 18 746 Al涉及使用氯化鐵和有機酸例如檸檬酸作為絡合劑刻蝕銅的方法。JP 2006涉及使用含有氯化亞銅或氯化鐵和2-氨基苯并噻唑化合物的組合物刻蝕結構體的方法。所使用的Fe(III)離子量超過35g/l。這種刻蝕溶液適合于避免側面刻蝕銅結構體。然而，這種刻蝕溶液不適合于獲得平滑、非粗糙化的銅表面。這種刻蝕溶液的許多改性是已知的，所有這些導致強烈的刻蝕，從而留下粗糙的銅表面。附圖簡述附圖說明圖1A示出了與現有技術相比，通過本專利技術的方法獲得的在盲微過孔(blind micro via)內刻蝕銅的圖案。圖1B示出了與現有技術相比，通過本專利技術的方法獲得的在隆起或線內刻蝕銅的 圖案。圖2A和2B示出了與現有技術相比，通過本專利技術的方法獲得的在小和大的過孔內的刻蝕圖案和尺寸。專利技術目的因此，本專利技術的目的是提供在銅或銅合金的印刷電路板或晶片襯底上刻蝕電路結構的方法，其方式使得從這種電路結構體中有效地除去不想要的銅，從而留下平滑的銅表面。典型地在襯底上鍍覆銅以產生所需的電路之后進行這些刻蝕步驟。專利技術詳述將電沉積銅用的含水酸性浴用于制造印刷電路板和芯片載體，其中微細的結構， 例如溝槽，通孔，盲微過孔和柱狀隆起需要用銅填充。必須最小化或甚至避免關鍵的性能參數，例如滑雪斜坡(sk1-slope),圓形的形狀和波紋(dimple)的形成。本專利技術的方法可應用到在本領域中已知的晶片級封裝，芯片級封裝和倒裝法技術中使用的襯底上。此外，在集成電路的生產中，采用酸性含水銅電解質用于在所謂的后端內在硅片襯底上的金屬化工藝。這些方法包括電解銅沉積用于形成再分配層(RDL)和柱狀隆起 (pillar bumping)。RDL是本領域眾所周知的且例如公開于US 2005/0104187A1中。通常在一個襯底的絕緣層的互連和相鄰部分上形成RDL，以對第二襯底的未校準的相反互連提其中 R=H，C1-C4 烷基'SO,M其中R=H，C1-C4烷基，n=l-6，和M=H,金屬離子供通路或連接。于是使用光致抗蝕劑掩膜來確定用電解銅填充的微結構。對于圓弧齒背墊 (circular land pad)來說,用于RDL圖案的典型尺寸是20-300微米,和對于線間距(Line and Space)應用來說，為5_30微米；銅的厚度范圍通常為3_8微米。在芯片/模片區域 (在模片內的均勻度=WID)內和在晶片內(在晶片內的均勻度=WIW)，在微結構內的沉積厚度均勻度(輪廓均勻度)是重要的標準。對于所述應用來說，要求在模片內小于5-10%的非均勻度值和小于3-5%的輪廓非均勻度值。柱狀隆起應用要求約1-90微米的銅層厚度。 柱子的直徑范圍典型地為20-300微米。小于10%在模片內的非均勻度和在隆起內的非均勻度值是典型的技術規格。產生所需的電路圖的最終刻蝕步驟必須不會導致微細結構的過度粗糙化和不均勻的刻蝕，從而不負面影響電路的性能。因此，現有技術中已知且以上所述的基于氯化亞銅或氯化鐵的標準刻蝕劑是太苛刻的。這種刻蝕溶液例如含有鐵(III)鹽，所述鐵(III)鹽含有遠大于20g/l的Fe (III)離子。它們應用到微細銅結構體導致過度刻蝕和過度粗糙化的銅表面。本專利技術的特性特征是，也可采用在至少一個鍍覆步驟中形成銅結構體所用的電鍍浴用于在金屬鍍覆工藝之后的刻蝕步驟。以下記載了適合于鍍覆銅結構體的典型的鍍覆組合物。這種組合物的特征在于金屬離子，即Cu (II)-和Fe (III)-離子的精細平衡，這些離子一定不能太高。對于提供平滑表面的良好表面刻蝕結果來說，Fe (III)-離子含量應當不超過20g/l。用于電沉積銅的含水酸性浴組合物含有至少一種銅離子源，所述銅離子源優選地選自硫酸銅和烷基磺酸銅。此外，可通過將金屬銅氧化成銅(II)離子來提供銅離子。以下更加詳細地記載了形成銅離子源的這一方法。銅離子濃度范圍為5g/l-150g/l，優選15g/ l-75g/l。至少一種酸源選自硫酸，氟硼酸和甲磺酸。酸的濃度范圍為20g/l_400g/l，更優選 50g/l-300g/l。該浴還含有至少一種有機硫增亮劑添加劑。用于鍍銅的有機硫增亮劑添加劑是本領域眾所周知的。例如，至少一種有機硫增亮劑添加劑選自本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.02 EP 10164728.71.在襯底上平滑刻蝕銅或銅合金的電路結構體表面的方法，該方法包括使銅或銅合金的表面與刻蝕溶液接觸，所述刻蝕溶液包括 (i)Cu(II)離子； (ii)Fe(II)/Fe(III)氧化還原體系，其中Fe(III)離子的濃度低于20g/l ； (iii)至少一種有機硫增亮劑添加劑化合物，其選自2.權利要求1的方法，其中Fe(III)離子的濃度范圍為l_15g/l。3.權利要求1的方法，其中Fe(III)離子的濃度范圍為3-10g/l。.前述任何一項權利要求的方法，其中R優選地選自H，CH3和C2H5。4.前述任何一項權利要求的方法，其中R’優選地選自H，CH3和C2H5。5.前述任何一項權利要求的方法，其中η優選為2，3或4。6.權利要求1或2的方法，其中至少一種有機硫增亮劑添加劑選自3-(苯并噻唑基-2-硫代)_丙磺酸，3-巰丙基-1 一磺酸，亞乙基二硫代二丙磺酸，雙-(對磺基苯基)_ 二硫化物，雙_(ω_橫基丁基)_ 二硫化物，雙_(ω_橫基輕丙基)_ 二硫化物，雙-(ω -橫丙基)-二硫化物，雙-(ω -橫丙基)-硫化物，甲基-(ω -橫丙基)-二硫化物，甲基_ ( ω _橫丙基)-二硫化物，O-乙基-二硫代碳酸-S- ( ω -橫丙基)-酯，疏基乙酸，硫代憐酸_0_乙基-雙-(ω -橫丙基)-酯，硫代憐酸-二 - ( ω -橫丙基)-酯及其相應的鹽。7.前述任何一項權利要求的方法，其中該溶液還含有聚醚或多胺。8.權利要求8的方法，其中聚醚具有下述化學式9.前述任何一項權利要求的方法，其中該溶液還含有濃度為0.01mg/l-100mg/l...

【專利技術屬性】
技術研發人員：Y·村主，H·松本，M·犬冢，
申請(專利權)人：安美特德國有限公司，
類型：
國別省市：