CN111647888A

CN111647888A - 一种长蚀刻寿命的铜蚀刻液

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Publication number: CN111647888A
Application number: CN202010462197.6A
Authority: CN
Inventors: 李少平; 钟昌东; 郝晓斌; 贺兆波; 张演哲; 张庭; 蔡步林; 万杨阳; 王书萍; 冯凯; 尹印; 李鑫; 景继磊
Original assignee: Hubei Sinophorus Electronic Materials Co ltd
Current assignee: Hubei Sinophorus Electronic Materials Co ltd
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2020-09-11

Abstract

本发明涉及一种高稳定性、长蚀刻寿命的铜蚀刻液。该蚀刻液由双氧水、有机酸、次氧化剂、螯合剂和pH调节剂组成。在蚀刻液中，双氧水和次氧化剂的协同作用克服了蚀刻速率较低、氧化剂消耗过快、蚀刻寿命较短等缺陷；柠檬酸等有机酸可以促进氧化铜在蚀刻液中的溶解过程，同时有机酸也可作pH缓冲剂，保持蚀刻液pH在小范围内变化，提高稳定性；多种螯合剂组合使用，不同配位原子充分、快速地和二价铜离子结合，生成更加稳定的金属螯合物，避免铜离子促进双氧水分解，延长铜蚀刻液使用寿命。本发明中的铜蚀刻液能在较长的蚀刻时间内保持稳定和均匀性，延长了蚀刻液的使用寿命，降低蚀刻成本。

Description

一种长蚀刻寿命的铜蚀刻液

技术领域

本发明涉及液晶显示器薄膜晶体管行业电子化学品技术领域，具体涉及一种高稳定性、长蚀刻寿命的铜蚀刻液及其作为电子化学品在面板行业的金属蚀刻。

背景技术

在面板行业中，蚀刻是一项不可或缺的工艺程序，而湿法蚀刻因其具备蚀刻速度快、选择性高、工艺简单等优点而得到长期而广泛的应用。湿法刻蚀是通过对象材料与蚀刻液之间发生化学反应，使对象材料腐蚀去除的过程。近些年，面板行业的规模不断扩大，更新频率不断加快，为了适应不断更新的显示屏制造技术，显示屏中的金属配线逐渐地由铝导线转化为具有更低电阻率和更好抗电迁移性的铜导线。相应的，在新的蚀刻过程中也要运用新的铜蚀刻液。铜蚀刻液主要通过氧化和溶解两个步骤来去除掉未被光刻胶覆盖的金属铜，形成铜导线回路。目前最常用的铜蚀刻液一般由双氧水、无机酸或有机酸、添加剂等组分构成，此类铜蚀刻液的最大缺陷是双氧水不稳定，易分解，且铜离子的存在也会促进双氧水剧烈分解，极大的降低蚀刻液的稳定性及使用寿命，影响蚀刻过程的质量，增加蚀刻工艺成本。

因此，解决双氧水体系铜蚀刻液不稳定、蚀刻寿命补偿等急需解决的问题，提高铜蚀刻液的蚀刻稳定性，延长蚀刻寿命就非常有意义和必要。有鉴于此，本发明在双氧水的基础上添加有机酸、次氧化剂、螯合剂和pH调节剂等添加剂来减缓双氧水的分解，提高蚀刻液的稳定性，延长蚀刻液的寿命。本发明研发了一种高稳定性、长蚀刻寿命的铜蚀刻液。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高稳定性、长蚀刻寿命的铜蚀刻液。为实现上述目的，本发明技术方案提供一种高稳定性、长蚀刻寿命的铜蚀刻液，所述的铜蚀刻液由双氧水、有机酸、次氧化剂、螯合剂、pH调节剂和去离子水组成。

其中，铜蚀刻液中双氧水的质量分数为1-20％；有机酸的质量分数为1-10％；次氧化剂的质量分数为0.1-5％；螯合剂的质量分数为0.01-10％；pH调节剂的质量分数为0.1-10％；余量为去离子水。

在铜蚀刻液中，所述有机酸为柠檬酸、酒石酸、乙醇酸、苹果酸、葡萄糖酸、草酸、醋酸、乳酸、山梨酸等中的一种或几种。

在铜蚀刻液中，所述次氧化剂可以包括过氧化钠、过氧化钾、硝酸、硫酸、硝酸钠、钼酸钠、高碘酸、过硫酸钠等中的一种或几种。

在铜蚀刻液中，所述铜离子螯合剂由40-95％含羰基的有机酸盐和5-60％联吡啶组成，含羰基的有机酸盐包括丙酮酸钠、丙二酸钠、甲酸钠、甲酸铵、乳酸钠、琥珀酸钠等。

在铜蚀刻液中，所述pH调节剂可以包括咪唑、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾等中的一种或几种。

本发明的优点和有益效果在于：本发明中，在双氧水的基础上引入次氧化剂，两者的协同作用促进了氧化反应的进行，减少了双氧水分解对蚀刻的影响；引入柠檬酸等有机酸可以促进氧化铜在蚀刻液中的溶解过程，同时有机酸也可作pH缓冲剂，保持蚀刻液的稳定性；多种螯合剂组合使用，使二价铜离子充分、快速地和多种螯合剂中的配位原子结合，生成更加稳定的金属螯合物，避免铜离子加快双氧水的分解，从而稳定蚀刻液的蚀刻速率，延长蚀刻液的使用寿命。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下文将结合附表的方式来充分地描述实施例及对比例，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例显示的范围。

对比例1：

对比例1提供了不添加次氧化剂和螯合剂的铜蚀刻液与蚀刻效果，具体为：

所述的铜蚀刻液由双氧水、柠檬酸、咪唑和去离子水组成。

其中，双氧水的质量分数为9％；柠檬酸的质量分数为6％；咪唑的质量分数为3％，余量为去离子水。

将上述制备好的铜蚀刻液加热到35℃，对玻璃基底上的金属铜进行蚀刻实验，记录一定厚度的铜被蚀刻掉所需的时间，并计算出蚀刻速率。同时，向蚀刻液中逐渐加入铜粉，模拟蚀刻过程，然后测试加入不同量铜粉后蚀刻液对铜结构片的蚀刻速率。

对比例2：

对比例2提供了不添加螯合剂的铜蚀刻液与蚀刻效果，具体为：

所述的铜蚀刻液由双氧水、柠檬酸、过硫酸钠、咪唑和去离子水组成。

其中，双氧水的质量分数为9％；柠檬酸的质量分数为6％；过硫酸钠的质量分数为1％；咪唑的质量分数为3％，余量为去离子水。

对比例3：

对比例3提供了添加一种螯合剂的铜蚀刻液与蚀刻效果，具体为：

所述的铜蚀刻液由双氧水、柠檬酸、过硫酸钠、2,2-联吡啶、咪唑和去离子水组成。

其中，双氧水的质量分数为9％；柠檬酸的质量分数为6％；过硫酸钠的质量分数为1％；2,2-联吡啶的质量分数为0.8％；咪唑的质量分数为3％，余量为去离子水。

实施例1：

实施例1提供了高蚀刻速率与高稳定性的铜蚀刻液，具体为：

所述的铜蚀刻液由双氧水、柠檬酸、过硫酸钠、2,2-联吡啶、丙二酸钠、咪唑和去离子水组成。

其中，双氧水的质量分数为9％；柠檬酸的质量分数为6％；过硫酸钠的质量分数为1％；2,2-联吡啶的质量分数为0.8％；丙二酸钠的质量分数为4％；咪唑的质量分数为3％，余量为去离子水。

实施例2：

实施例2提供了高蚀刻速率与高稳定性的铜蚀刻液，具体为：

所述的铜蚀刻液由双氧水、柠檬酸、过硫酸钠、2,2-联吡啶、甲酸钠、咪唑和去离子水组成。

其中，双氧水的质量分数为9％；柠檬酸的质量分数为6％；过硫酸钠的质量分数为1％；2,2-联吡啶的质量分数为0.8％；甲酸钠的质量分数为4％；咪唑的质量分数为3％，余量为去离子水。

实施例3：

实施例3提供了高蚀刻速率与高稳定性的铜蚀刻液，具体为：

所述的铜蚀刻液由双氧水、柠檬酸、过硫酸钠、2,2-联吡啶、甲酸铵、咪唑和去离子水组成。

其中，双氧水的质量分数为9％；柠檬酸的质量分数为6％；过硫酸钠的质量分数为1％；2,2-联吡啶的质量分数为0.8％；甲酸铵的质量分数为4％；咪唑的质量分数为3％，余量为去离子水。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种长蚀刻寿命的铜蚀刻液，其特征在于：所述的铜蚀刻液由双氧水、有机酸、次氧化剂、螯合剂、pH调节剂和去离子水组成，铜蚀刻液中双氧水的质量分数为1-20%；有机酸的质量分数为1-10%；次氧化剂的质量分数为0.1-5%；螯合剂的质量分数为0.01-10%；pH调节剂的质量分数为0.1-10%；余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的长蚀刻寿命的铜蚀刻液，其特征在于：所述有机酸包括柠檬酸、酒石酸、乙醇酸、苹果酸、葡萄糖酸、草酸、醋酸、乳酸、山梨酸中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的长蚀刻寿命的铜蚀刻液，其特征在于：所述次氧化剂包括过氧化钠、过氧化钾、硝酸、硫酸、硝酸钠、钼酸钠、高碘酸、过硫酸钠中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的长蚀刻寿命的铜蚀刻液，其特征在于：所述铜离子螯合剂由40-95%含羰基的有机酸盐和5-60%联吡啶组成，含羰基的有机酸盐包括丙酮酸钠、丙二酸钠、甲酸钠、甲酸铵、乳酸钠、琥珀酸钠中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的长蚀刻寿命的铜蚀刻液，其特征在于：所述pH调节剂包括咪唑、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。