[发明专利]用于铜或铜合金的蚀刻溶液

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年8月16日提交的题为“用于铜或铜合金的蚀刻溶液”（Etching Solution for Copper or Copper Alloy）的日本专利申请号2010-181485和2011年8月11日提交的题为“用于铜或铜合金的蚀刻溶液”（Etching Solution for Copper or Copper Alloy）的日本专利申请号2011-175477的优先权，两者在此以其全文引为参考。

技术领域

本发明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。

背景技术

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（1）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）（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硅基板的开口内，而且形成在硅基板表面上，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，在本技术领域中，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。

发明内容

总的来说，本发明涉及溶液，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，本发明的其他方面、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（1）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的硅基板移除抗蚀剂树脂后硅基板的剖视图。

图5是从图4的硅基板移除铜晶种层后基板的剖视图。

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。

具体实施方式