一种改善湿法刻蚀均一性的方法与流程

1.本发明属于微纳加工制造技术领域，涉及化学刻蚀，具体涉及一种改善湿法 刻蚀均一性的方法。


背景技术：

2.目前大部分高精度产品设计过程中，同一个金属层需要具备多种功能，因此 同一金属层版图的设计结构复杂，进而导致金属层线条的粗细以及疏密程度相差 十分大，造成在湿法刻蚀过程中刻蚀速率相差很大，导致刻蚀不均匀，甚至失败， 如出现短路或者断路现象。


技术实现要素：

3.本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种改善湿法刻蚀均一性的方法， 通过在刻蚀液中添加缓冲成分用于改善刻蚀表面，从而达到改善湿法刻蚀均一性 的效果。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
5.一种改善湿法刻蚀均一性的方法，包括应用于湿法刻蚀由金形成的单层膜的 刻蚀液。
6.较佳地，所述刻蚀液由以下质量百分比组分组成：碘单质1.5％～5％，碘化 钾2％～5％，纯水35％～50％和小分子醇40％～65％。
7.较佳地，所述小分子醇为乙醇或异丙醇中的一种。
8.优选地，所述刻蚀液由以下质量百分比组分组成：碘单质1.5％～3.5％，碘 化钾2.5％～4％，纯水35％～45％和小分子醇50％～60％。
9.优选地，所述刻蚀液由以下质量百分比组分组成：碘单质2％，碘化钾3％， 纯水40％和乙醇55％。
10.优选地，所述刻蚀液的制备，包括如下步骤：
11.s1.将碘单质、碘化钾和纯水按比例混合均匀；
12.s2.按比例添加乙醇，混合均匀，得到刻蚀液。
13.本发明的获得过程如下：
14.卤素离子与卤素单质形成的混合溶液对金具有溶解作用如：hcl
‑
cl2溶液、i2‑
ki溶液和br2‑
kbr溶液均能溶解金(au)。但是br2‑
kbr溶液的危害较大， 操作不易控制，cl2具有毒性，因此，优选碘体系。碘体系溶金反应机理如下 2au i2→
2aui，aui ki
→
kaui2。
15.若碘单质含量较高，则容易过快进行反应，刻蚀速度难以控制；于是发明人 想到可通过加入纯水降低质量分数，但是通过实验发现，仅仅通过加入纯水降低 体系质量分数，反应速率则受很大影响，甚至无法反应；为了更精准的控制刻蚀 均匀性、金属线条的形貌、undercut现象，taper、cd loss及金属回粘等指标， 刻蚀液中必须添加缓蚀剂，添加缓蚀剂预期须要达到的效果是能够吸附在金属 au表面形成一层很薄的膜(缓冲层)，以降低金(金属层)与卤素单质的反应 速度，防止大量的碘单质吸附在金表面，能够有效地控制较
细的线条过早被刻蚀 导致断开以及更好地控制刻蚀后金属线条的形貌。
16.与现有技术相比，本发明有效提高了湿法刻蚀由au形成的单层膜的均一性， 半导体器件的可靠性及良品率均大大提高。通过实验发现，刻蚀时间满足要求， 无au残留、无undercut残留，cd loss和taper均在合理范围内并且金属线路 形貌优。
具体实施方式
17.为使本发明的目的、技术方案和优点更加明白清楚，结合具体实施方式，对 本发明做进一步描述，但是本发明并不限于这些实施例。需要说明的是，在不相 冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新 的实施例。在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为质量单位，所采用的 设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如没有 特别说明，均为本领域的常规方法。
18.下面对本发明的具体实施例做详细说明。
19.实施例1
20.一种改善湿法刻蚀均一性的方法，包括应用于湿法刻蚀由金形成的单层膜的 刻蚀液，所述刻蚀液由以下质量百分比组分组成：碘单质2％，碘化钾3％，纯 水40％和乙醇55％，所述刻蚀液的制备包括如下步骤：
21.s1.将碘单质、碘化钾和纯水按比例混合均匀；
22.s2.按比例添加乙醇，混合均匀，得到刻蚀液。
23.实施例2
24.一种改善湿法刻蚀均一性的方法，包括应用于湿法刻蚀由金形成的单层膜的 刻蚀液，所述刻蚀液由以下质量百分比组分组成：碘单质4.2％，碘化钾2.8％， 纯水43％和乙醇50％，所述刻蚀液的制备包括如下步骤：
25.s1.将碘单质、碘化钾和纯水按比例混合均匀；
26.s2.按比例添加乙醇，混合均匀，得到刻蚀液。
27.实施例3
28.一种改善湿法刻蚀均一性的方法，包括应用于湿法刻蚀由金形成的单层膜的 刻蚀液，所述刻蚀液由以下质量百分比组分组成：碘单质3.5％，碘化钾2.5％， 纯水48％和异丙醇45％，所述刻蚀液的制备包括如下步骤：
29.s1.将碘单质、碘化钾和纯水按比例混合均匀；
30.s2.按比例添加异丙醇，混合均匀，得到刻蚀液。
31.比较例1
32.一种应用于湿法刻蚀由金形成的单层膜的方法，包括刻蚀液，所述刻蚀液由 以下质量百分比组分组成：碘单质4％，碘化钾6％，纯水90％，并将碘单质、 碘化钾和纯水按比例混合均匀，得到刻蚀液。
33.实验例1
34.测定刻蚀速度及刻蚀倾斜度，实验过程中的刻蚀温度、刻蚀接触面积均统一， 喷射式刻蚀方式的实验设备利用了0.5代刻蚀机(etcher)(ast公司)，进行 刻蚀工序时，刻蚀液的温度为25℃
±
1℃，刻蚀时间为100秒
±
1秒。上述刻蚀工 序中测定被刻蚀的金系单层膜的剖面时，使用剖面sem(日立(hitachi))公司 产品，型号名称s
‑
4700)进行测定，结果如
下表1所示。
35.表1刻蚀速度及刻蚀倾斜度测试结果
[0036][0037]
表1结果确认了本发明可在刻蚀速度均一的情况下，调节刻蚀斜面的倾斜。
[0038]
上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上 实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。


技术特征：
1.一种改善湿法刻蚀均一性的方法，其特征在于，包括应用于湿法刻蚀由金形成的单层膜的刻蚀液。2.根据权利要求1所述的一种改善湿法刻蚀均一性的方法，其特征在于，所述刻蚀液由以下质量百分比组分组成：碘单质1.5％～5％，碘化钾2％～5％，纯水35％～50％和小分子醇40％～65％。3.根据权利要求2所述的一种改善湿法刻蚀均一性的方法，其特征在于，所述小分子醇为乙醇或异丙醇中的一种。4.根据权利要求2所述的一种改善湿法刻蚀均一性的方法，其特征在于，所述刻蚀液由以下质量百分比组分组成：碘单质1.5％～3.5％，碘化钾2.5％～4％，纯水35％～45％和小分子醇50％～60％。5.根据权利要求3所述的一种改善湿法刻蚀均一性的方法，其特征在于，所述刻蚀液由以下质量百分比组分组成：碘单质2％，碘化钾3％，纯水40％和乙醇55％。6.根据权利要求5所述的一种改善湿法刻蚀均一性的方法，其特征在于，所述刻蚀液的制备，包括如下步骤：s1.将碘单质、碘化钾和纯水按比例混合均匀；s2.按比例添加乙醇，混合均匀，得到刻蚀液。

技术总结
本发明属于微纳加工制造技术领域，具体是一种改善湿法刻蚀均一性的方法，包括应用于湿法刻蚀由金形成的单层膜的刻蚀液，所述刻蚀液由以下质量百分比组分组成：碘单质1.5％～5％，碘化钾2％～5％，纯水35％～50％和小分子醇40％～65％。本发明有效地提高了湿法刻蚀由Au形成的单层膜的均一性，良品率大大提高。通过实验发现，刻蚀时间满足要求，无Au残留、无Undercut残留，CD loss和Taper均在合理范围内且金属线路形貌优。且金属线路形貌优。


技术研发人员：陈婷 涂良成 杨山清 官盛果 龚跃武
受保护的技术使用者：中山大学南昌研究院
技术研发日：2021.08.03
技术公布日：2021/11/2