專利名稱：用于銅/鉬金屬的蝕刻液組成物及蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于一種用于銅/鉬兩層復(fù)合金屬層(Cu/Mo bi layer)的蝕 刻液組成物，其可用于定義銅/鉬兩層復(fù)合金屬層的蝕刻圖形。本發(fā)明蝕 刻液組成物可應(yīng)用于平面顯示器、集成電路、覆晶封裝(Flip Chip)、印 刷電路板、彩色濾光片、微機(jī)電、或銅/鉬兩層復(fù)合金屬層的其它應(yīng)用的 蝕刻制程中。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體、平面顯示器及微機(jī)電制程往大尺寸及高速反應(yīng)趨勢發(fā) 展，傳統(tǒng)上使用的鋁金屬導(dǎo)線已無法滿足電子遷移速率的需求，所以采 用更低電阻值的金屬材料(例如銅金屬)做為導(dǎo)線，具有改善電流傳導(dǎo)速 度的優(yōu)勢。然而，雖然銅金屬有低阻抗的優(yōu)點(diǎn)，卻也有容易氧化及無法 進(jìn)行干式蝕刻的缺點(diǎn)。再者，由于銅金屬與玻璃基板或硅基板的結(jié)合性 不佳，所以銅金屬導(dǎo)線的應(yīng)用面臨使用上的困難。倘若在銅金屬與基板 之間填上 一 層鉬金屬則可以解決銅金屬導(dǎo)線附著在基板上的問題。因此， 銅/鉬兩層復(fù)合金屬層漸漸成為金屬導(dǎo)線發(fā)展的主要結(jié)構(gòu)。
然而，以銅/鉬兩層復(fù)合金屬層為主的蝕刻制程中，仍有下列問題尚 待克服-
1、 銅/鉬的蝕刻率選擇比差異，不易克服。
2、 銅/鉬導(dǎo)線的側(cè)蝕(CD Loss)太大。
3、 銅/鉬導(dǎo)線的側(cè)邊斜角角度會大于或等于90°。
本案發(fā)明人經(jīng)廣泛研究發(fā)現(xiàn)，具有本文中所定義之組成之蝕刻液組 成物，可有效解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒此，本發(fā)明之 一 目的為提供 一 種用于銅/鉬金屬的蝕刻液組成物，
其包含過氧化氫，其含量范圍以蝕刻液組成物總重計(jì)為1至25重量％; 氨基酸，其含量范圍以蝕刻液組成物總重計(jì)為O. 1至15重量％; pH值穩(wěn)定劑，其含量范圍以蝕刻液組成物總重計(jì)為O. l至15重量l含氟酸，其含 量范圍以蝕刻液組成物總重計(jì)為0.01至2重量％;酸性pH值調(diào)整劑，其含 量范圍以蝕刻液組成物總重計(jì)為0. Ol至3重量％;及水性介質(zhì)。
本發(fā)明的蝕刻液組成物使用于銅/鉬電子線路圖案的成形上，具有蝕
刻速率穩(wěn)定、均勻、側(cè)蝕(under cut)小及線路邊緣斜角(tape angle) 合適的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的主要目的為提供 一 種使用本發(fā)明蝕刻液組成物蝕刻銅/鉬 金屬的方法。


藉由以下附圖及說明，可充分了解本發(fā)明的目的、特征及其優(yōu)點(diǎn)。 其中
圖1為以本發(fā)明蝕刻液組成物蝕刻后的層板側(cè)視圖。 圖2為以本發(fā)明蝕刻液組成物蝕刻后層板表面的光學(xué)顯微鏡1 OOOX放
大照片。
圖3為以本發(fā)明蝕刻液組成物蝕刻及去光阻后的層板俯視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所請用于銅/鉬金屬的蝕刻液組成物，其包含過氧化氫、氨
基酸、PH值穩(wěn)定劑、含氟酸、酸性pH值調(diào)整劑及水性介質(zhì)。
不欲受理論所限制，咸信本發(fā)明所使用的過氧化氫可用于氧化銅金 屬及鉬金屬。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施態(tài)樣，過氧化氫的含量以蝕刻液
組成物總重量計(jì)，為1至25重量％;較佳為3至20重量％。
不欲受理論所限制，咸信本發(fā)明所使用的氨基酸可用于蝕刻銅金屬 及鉬金屬。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施態(tài)樣，適合用于本發(fā)明之氨基酸包 含但不限于甘氨酸(Glycine)、丙氨酸(Alanine)或其混合物，此處混合
物意指一或多種上述任何氨基酸之混合物。適合用于本發(fā)明的氨基酸較 佳為甘氨酸或丙氨酸。氨基酸的含量以蝕刻液組成物總重量計(jì)，為O.l 至15重量％;較佳為0.5至5重量％。
本發(fā)明所使用的pH值穩(wěn)定劑系用于穩(wěn)定蝕刻液組成物的酸堿值。根 據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施態(tài)樣，適合用于本發(fā)明的pH值穩(wěn)定劑包含但不限 于氟化銨(NH4F)、氟化氫銨((NH4)HF2)、乙烯二氨四乙酸鹽(EDTA-sal t)或其混合物，此處混合物意指 一 或多種上述任何pH值穩(wěn)定劑的混合物。 適合用于本發(fā)明的pH值穩(wěn)定劑較佳為氟化銨。pH值穩(wěn)定劑的含量以蝕刻 液組成物總重量計(jì)，為0.1至15重量％;較佳為0.8至3重量％。
不欲受理論所限制，咸信本發(fā)明所使用的含氟酸可用于移除基板表 面殘存的鉬金屬。根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施態(tài)樣，適合用于本發(fā)明的含
氟酸包含但不限于氫氟酸(HF)、氟硅酸(H2SiF4)或其混合物，此處混合 物意指一或多種上述任何含氟酸的混合物。適合用于本發(fā)明的含氟酸較 佳為氫氟酸。含氟酸的含量以蝕刻液組成物總重量計(jì)，為0. Ol至2重量％; 較佳為0. Ol至O. 3重量％。
根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施態(tài)樣，適合用于本發(fā)明的酸性PH值調(diào)整劑 包含但不限于磷酸(H3P04)、磷酸銨((NH4)H2P04)、醋酸(CH3C00H)、草酸 (C2H204)、檸檬酸(C6Hs07)或其混合物，此處混合物意指一或多種上述任 何pH值調(diào)整劑的混合物。適合用于本發(fā)明的酸性pH值調(diào)整劑較佳為磷酸 或磷酸銨。酸性pH值調(diào)整劑的含量以蝕刻液組成物總重量計(jì)，為0. Ol至3 重量％;較佳為0. 02至0. 5重量％。
本發(fā)明所使用的酸性pH值調(diào)整劑可用于調(diào)整蝕刻液組成物的酸堿 值，可藉此得到銅/鉬適合的蝕刻選擇比。根據(jù)本發(fā)明的 一 具體實(shí)施態(tài)樣， 本發(fā)明蝕刻液組成物的pH值范圍為4至6.5，較佳為5。
本發(fā)明所使用的水性介質(zhì)對于此技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者而言， 是顯而易知的，例如在制備過程中，可使用水，較佳使用去離子水。
本發(fā)明的蝕刻液組成物中可視需要進(jìn)一步包含此技術(shù)領(lǐng)域中具有通 常知識者所熟知但不致對本發(fā)明蝕刻液組成物產(chǎn)生不利影響的其它成份。
本發(fā)明的蝕刻液組成物使用于銅/鉬電子線路圖案的成形上，具有蝕 刻速率穩(wěn)定、均勻、側(cè)蝕小及線路邊緣斜角合適的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的 一具體實(shí)施態(tài)樣，本發(fā)明蝕刻液組成物可應(yīng)用于平面顯示器、集成電路、 覆晶封裝、印刷電路板、彩色濾光片、微機(jī)電、或銅/鉬兩層金屬層的其 它應(yīng)用的蝕刻制程中。
據(jù)此，本發(fā)明另提供一種銅/鉬金屬的蝕刻方法，其包括
提供 一 基板；
于所述的基板上形成鉬金屬層；于所述的鉬金屬層上形成銅金屬層； 于所述的銅金屬層上形成一圖案化罩幕層；及
以所述的圖案化罩幕層為罩幕，使用具有如前所定義的組份定義及 組份比例的蝕刻液組合物對所述的銅金屬層及鉬金屬層進(jìn)行 一 蝕刻制程。
根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施態(tài)樣，在本發(fā)明銅/鉬金屬的蝕刻方法中， 所述的鉬金屬層為鉬或鉬合金且所述的銅金屬層為銅或銅合金，且形成 所述的鉬金屬層及銅金屬層的方法為物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法、 電鍍法或無電電鍍法。
本發(fā)明蝕刻方法中的基板可為相關(guān)技藝中已知的基板種類，例如玻 璃基板、硅晶圓基板、聚醯亞氨基板或環(huán)氧樹脂銅箔基板。
根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施態(tài)樣，在本發(fā)明銅/鉬金屬的蝕刻方法中， 所使用的圖案化罩幕層為光阻。
根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施態(tài)樣，在本發(fā)明銅/鉬金屬的蝕刻方法中， 蝕刻制程的溫度范圍為15至4(TC ，較佳為25至3(TC 。
以下實(shí)施例將對本發(fā)明蝕刻液組成物的組成及以其所進(jìn)行之測試加 以說明，唯非用以限制本發(fā)明的范圍，任何熟悉于此項(xiàng)技藝中具有通常 知識的人士可輕易達(dá)成之修飾及改變，均涵蓋于本發(fā)明之范圍內(nèi)。
實(shí)施例
(1) 蝕刻液組成物之制作
制作具有如下組成的銅/鉬金屬蝕刻液組成物
8重量％的過氧化氫； 3重量％的甘氨酸；
2重量％的氟化銨；
0. 02重量％的氫氟酸； 0.08重量％的磷酸；及
86. 9重量％的去離子水。
(2) 蝕刻操作
于玻璃基板上，使用本領(lǐng)域慣用物理氣相沉積法依序形成鉬金屬層 及銅金屬層，接著，于銅金屬層上形成蝕刻圖案用的保護(hù)光阻，形成一 試驗(yàn)基板。將該試驗(yàn)基板浸漬于具有上述組成的蝕刻液組成物中，以進(jìn)行蝕刻程序。詳細(xì)的蝕刻操作條件如下所示
銅/鉬金屬膜厚銅3000 A /鉬300 A; 蝕刻溫度25。C;及 蝕刻時(shí)間90秒。
(3)結(jié)果
圖1為蝕刻后試驗(yàn)基板的掃瞄式電子顯微鏡(SEM)側(cè)視圖，其中符號1 為光阻層、符號2為銅金屬層、符號3為鉬金屬層、符號4為玻璃基板。圖 2則為蝕刻后試驗(yàn)基板的光學(xué)顯微鏡(0M)放大IOOO倍俯視圖，顯示蝕刻后 的清晰圖案。由圖1可知，蝕刻后銅/鉬導(dǎo)線的側(cè)蝕(CD Loss)輕微，導(dǎo)線 邊緣呈梯形斜角，且鉬金屬層沒有內(nèi)縮(under cut)，蝕刻結(jié)果非常優(yōu)異。
接著，將蝕刻后試驗(yàn)基板上層的光阻層移除，其掃瞄式電子顯微鏡 (SEM)俯視圖如圖3所示。圖3顯示銅/鉬導(dǎo)線的邊緣平順，玻璃基板表面 干凈且無金屬殘留。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明， 任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明精神與范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動 與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種用于銅/鉬金屬的蝕刻液組成物，其包含，以蝕刻液組成物總重計(jì)1至25重量％的過氧化氫；0. 1至15重量％的氨基酸；0. 1至15重量％的pH值穩(wěn)定劑；0. 01至2重量％的含氟酸；0. 01至3重量％的酸性pH值調(diào)整劑；及水性介質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蝕刻液組成物，其包含，以蝕刻液組成物總重 計(jì)-3至20重量％的過氧化氫；0.5至5重量％的氨基酸；0. 8至3重量％的pH值穩(wěn)定劑；0. Ol至0. 3重量％的含氟酸；0. 02至0. 5重量％的酸性pH值調(diào)整劑；及水性介質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蝕刻液組成物，其中所述的水性介質(zhì)為去 離子水。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蝕刻液組成物，其中所述的氨基酸為選自 由甘氨酸、丙氨酸及其混合物所組成之群組。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蝕刻液組成物，其中所述的pH值穩(wěn)定劑為 選自由氟化銨、氟化氫銨、乙烯二氨四乙酸鹽及其混合物所組成之 群組。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蝕刻液組成物，其中所述的含氟酸為選自由氫氟酸、氟硅酸及其混合物所組成之群組。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蝕刻液組成物，其中所述的酸性pH值調(diào)整 劑為選自由磷酸、磷酸銨、醋酸、草酸、檸檬酸及其混合物所組成 之群組。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蝕刻液組成物，其具有4至6. 5之pH值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蝕刻液組成物，其用于平面顯示器、集成 電路、覆晶封裝、印刷電路板、彩色濾光片、微機(jī)電、或銅/鉬兩層 金屬層之其它應(yīng)用之蝕刻制程中。
10. —種銅/鉬金屬的蝕刻方法，其包括 提供 一 基板；于所述的基板上形成鉬金屬層于所述的鉬金屬層上形成銅金屬層于所述的銅金屬層上形成一圖案化罩幕層；及以所述的圖案化罩幕層為罩幕，使用根據(jù)權(quán)利要求1至9中任的蝕刻液組合物對所述的銅金屬層及鉬金屬層進(jìn)行蝕刻。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的方法，其中所述的鉬金屬層為鉬或鉬合金且所述的銅金屬層為銅或銅合金。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成所述的鉬金屬層及銅金屬層 的方法為物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法、電鍍法或無電電鍍法。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的圖案化罩幕層為光阻。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中蝕刻系在溫度范圍為15至4(TC下 進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于銅/鉬金屬的蝕刻液組成物，其包含過氧化氫，其含量范圍以蝕刻液組成物總重計(jì)為1至25重量％；氨基酸，其含量范圍以蝕刻液組成物總重計(jì)為0.1至15重量％；pH值穩(wěn)定劑，其含量范圍以蝕刻液組成物總重計(jì)為0.1至15重量％；含氟酸，其含量范圍以蝕刻液組成物總重計(jì)為0.01至2重量％；酸性pH值調(diào)整劑，其含量范圍以蝕刻液組成物總重計(jì)為0.01至3重量％；及水性介質(zhì)。本發(fā)明亦提供一種使用本發(fā)明蝕刻液組成物蝕刻銅/鉬金屬的方法。
文檔編號C23F1/16GK101418449SQ20071016731
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者林震威, 蔡墨勛 申請人:臺灣巴斯夫電子材料股份有限公司