專利名稱：蝕刻液及使用其的半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在使用了具有電極的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體裝置的制造中使用的、能夠選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳的蝕刻液及使用其的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨電子設(shè)備的小型化的要求，正在加快該設(shè)備中使用的半導(dǎo)體裝置的小型化、高集成化及多功能化，連接半導(dǎo)體裝置和電子設(shè)備的電極有增加的傾向。作為這里使用的半導(dǎo)體裝置，多使用在由鋁等形成的半導(dǎo)體焊盤上再布線、設(shè)置凸塊電極的半導(dǎo)體裝置。為了同時(shí)應(yīng)對如上所述的半導(dǎo)體裝置的小型化、及電極數(shù)的増加，提出了各種各樣的凸塊電極的形成方法(例如專利文獻(xiàn)I及2)。這些凸塊電極的形成方法中包括設(shè)置在半導(dǎo)體焊盤(以下也簡稱為電扱。)上的布·線的蝕刻エ序，有時(shí)必須在不蝕刻布線中使用的鎳的條件下蝕刻銅。更具體而言，專利文獻(xiàn)I中公開的凸塊電極的形成方法具有如下的蝕刻エ序在設(shè)置有由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的電極的基板上設(shè)置露出該電極部分的覆蓋膜，進(jìn)而依次設(shè)置通過濺射銅等而形成的基底導(dǎo)電膜、具有從該電極處延伸至形成對應(yīng)的凸塊電極處的開ロ部的光致抗蝕膜，并且在該開ロ部通過電鍍設(shè)置銅布線以及鎳布線，之后，去除光致抗蝕膜，蝕刻該基底導(dǎo)電膜中未被布線覆蓋的部分。該蝕刻エ序中，在蝕刻用于形成基底導(dǎo)電膜的銅時(shí)，為了確保更高的性能，理想的是不蝕刻通過電鍍形成的鎳布線。另外，專利文獻(xiàn)2中公開的凸塊電極的形成方法具有如下的蝕刻エ序在設(shè)置有鋁電極的半導(dǎo)體基板上，由鈦、銅通過濺射形成晶種層，形成用于形成凸塊電極的部分開ロ的抗蝕層，在該開ロ處，通過電鍍等形成層疊鈦、銅、鎳等多種金屬而成的勢壘金屬層，進(jìn)而在其上通過電鍍形成成為凸塊電極的焊料，之后，去除該抗蝕層，然后蝕刻該晶種層。在該蝕刻エ序中，蝕刻用于形成晶種層的鈦、銅時(shí)，為了確保更高的性能，理想的是不蝕刻用于形成勢壘金屬層的鎳等金屬。但是，在專利文獻(xiàn)I、專利文獻(xiàn)2的蝕刻エ序中，沒有對該エ序中使用的蝕刻液進(jìn)行充分的研究，導(dǎo)致了在蝕刻由銅形成的布線等部件時(shí)由鎳形成的部件也被蝕刻。如上所述，伴隨半導(dǎo)體裝置的小型化、高集成化及多功能化，使用半導(dǎo)體裝置的顧客所要求的性能變嚴(yán)格，這時(shí)，利用到目前為止的半導(dǎo)體裝置的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置產(chǎn)生不能充分滿足該要求性能的情況的傾向變明顯。專利文獻(xiàn)I :日本特開平11-195665號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2005-175128號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
_9] 發(fā)明要解決的問題本發(fā)明是在這樣的情況下進(jìn)行的發(fā)明，其目的在于，提供在使用了具有電極的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體裝置的制造中使用的、能選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳的蝕刻液及使用其的半導(dǎo)體裝置的制造方法。用于解決問題的方案本發(fā)明人等為了達(dá)成上述目的進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使用以特定組成含有過氧化氫和作為有機(jī)酸成分的特定的羥基酸即檸檬酸或蘋果酸的蝕刻液，可以解決該課題。即，本發(fā)明提供以下的在使用了具有電極的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體裝置的制造中使用的、能選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳的蝕刻液及使用其的半導(dǎo)體裝置的制造方法。[I] 一種用于選擇性蝕刻銅的蝕刻液，其在使用了具有電極的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo) 體裝置的制造中使用，其含有過氧化氫和檸檬酸，過氧化氫的含量為O. 75 12質(zhì)量％、檸檬酸的含量為f 20質(zhì)量％、且過氧化氫和檸檬酸的摩爾比在O. 3飛的范圍內(nèi)。[2] 一種用于選擇性蝕刻銅的蝕刻液，其在使用了具有電極的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體裝置的制造中使用，其含有過氧化氫和蘋果酸，過氧化氫的含量為O. 75 12質(zhì)量％、蘋果酸的含量為I. 5 25質(zhì)量％、且過氧化氫和蘋果酸的摩爾比在O. 2飛的范圍內(nèi)。[3]根據(jù)上述I所述的用于選擇性蝕刻銅的蝕刻液，其中，過氧化氫的含量為I. 5^7質(zhì)量％、檸檬酸的含量為2 15質(zhì)量％、且過氧化氫和檸檬酸的摩爾比在O. 3飛的范圍內(nèi)。[4]根據(jù)上述2所述的用于選擇性蝕刻銅的蝕刻液，其中，過氧化氫的含量為1.5 4.5質(zhì)量％、蘋果酸的含量為f 15質(zhì)量％、且過氧化氫和蘋果酸的摩爾比在O. 3飛的范圍內(nèi)。[5] 一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具備使用上述廣4中任ー項(xiàng)所述的選擇性蝕刻銅的蝕刻液的蝕刻エ序。[6]根據(jù)上述5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，半導(dǎo)體裝置具有凸塊電扱。[7]根據(jù)上述5或6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，具備在具有電極的半導(dǎo)體基板的該電極上形成布線的再布線形成エ序。[8]根據(jù)上述5 7中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，半導(dǎo)體裝置具有使用銅形成的布線。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供在使用了具有電極的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體裝置的制造エ序中使用的、能選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳的蝕刻液及使用其的半導(dǎo)體裝置的制造方法。


圖I是用于說明本發(fā)明的具有凸塊電極的半導(dǎo)體裝置的制造方法A的該半導(dǎo)體裝置的每個(gè)エ序的剖面示意圖(圖A (a) (h))。圖2是用于說明本發(fā)明的具有凸塊電極的半導(dǎo)體裝置的制造方法A的該半導(dǎo)體裝置的每個(gè)エ序的剖面示意圖(圖A (i) (p))。圖3是用于說明本發(fā)明的具有凸塊電極的半導(dǎo)體裝置的制造方法B的該半導(dǎo)體裝置的每個(gè)エ序的剖面示意圖(圖B (a) (g))。圖4是用于說明本發(fā)明的具有凸塊電極的半導(dǎo)體裝置的制造方法B的該半導(dǎo)體裝置的每個(gè)エ序的剖面示意圖(圖B (h) (m))。圖5是用于說明本發(fā)明的具有凸塊電極的半導(dǎo)體裝置的制造方法C的該半導(dǎo)體裝置的每個(gè)エ序的剖面示意圖(圖C (a) (e))。圖6是用于說明本發(fā)明的具有凸塊電極的半導(dǎo)體裝置的制造方法C的該半導(dǎo)體裝置的每個(gè)エ序的剖面示意圖(圖C (f) (k))。圖7是用于說明本發(fā)明的具有凸塊電極的半導(dǎo)體裝置的制造方法D的該半導(dǎo)體裝置的每個(gè)エ序的剖面示意圖(圖D (a) (g))。圖8是用于說明本發(fā)明的具有凸塊電極的半導(dǎo)體裝置的制造方法D的該半導(dǎo)體裝置的每個(gè)エ序的剖面示意圖(圖D (h) (D)0附圖標(biāo)記說明
101，201，301，401 :硅基板102，202，302,402 電極103，203，303,403 :絕緣膜104，204，304，404 :開ロ部105，205，305,405 :鈦層106，206，306,406 :銅層107 :光致抗蝕層(I)108，208，308，408 :開ロ部109，209，409 :銅層110:光致抗蝕層(II)111，211:開ロ部112，210，309，410 :鎳層113，310，411 :金層114，212:絕緣膜116:銅層的殘?jiān)?17，311，412 :凹部207，307，407 :光致抗蝕層213:凸塊電極214 :肩部脫落
具體實(shí)施例方式[蝕刻液]本發(fā)明的蝕刻液是如下的液體在使用了具有電極的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體裝置的制造エ序中的蝕刻エ序中使用，含有過氧化氫和作為有機(jī)酸成分的屬于特定的羥基酸的檸檬酸或蘋果酸，具有特定的組成。本發(fā)明的蝕刻液含有作為有機(jī)酸成分的朽1檬酸時(shí)，需要使過氧化氫的含量為O. 75 12質(zhì)量％、檸檬酸的含量為f 20質(zhì)量％、且過氧化氫和檸檬酸的摩爾比在O. 3飛的范圍內(nèi)。蝕刻液中的各成分的含量在上述范圍時(shí)，過氧化氫的管理容易，過氧化氫的濃度穩(wěn)定，且能夠得到適當(dāng)?shù)奈g刻速度和良好的蝕刻性能，能夠選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳。從同樣的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選過氧化氫的含量為I、質(zhì)量％、檸檬酸的含量為2 20質(zhì)量％、且過氧化氫和檸檬酸的摩爾比在O. 2^6的范圍內(nèi)，更優(yōu)選過氧化氫的含量為I. 5^7質(zhì)量％、檸檬酸的含量為2 15質(zhì)量％、且過氧化氫和檸檬酸的摩爾比在O. 3飛的范圍內(nèi)。本發(fā)明的蝕刻液含有作為有機(jī)酸成分的蘋果酸時(shí)，需要使過氧化氫的含量為O. 75^12質(zhì)量％、蘋果酸的含量為I. 5^25質(zhì)量％、且過氧化氫和蘋果酸的摩爾比在O. 2飛的范圍內(nèi)。蝕刻液中的各成分的含量在上述范圍吋，過氧化氫的管理容易，過氧化氫的濃度穩(wěn)定，且能夠得到適當(dāng)?shù)奈g刻 速度和良好的蝕刻性能，能夠選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳。從同樣的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選過氧化氫的含量為I、質(zhì)量％、蘋果酸的含量為2 20質(zhì)量％、且過氧化氫和蘋果酸的摩爾比在O. 2飛的范圍內(nèi)，更優(yōu)選過氧化氫的含量為I. 5^4. 5質(zhì)量％、蘋果酸的含量為廣15質(zhì)量％、且過氧化氫和蘋果酸的摩爾比在O. 3飛的范圍內(nèi)。本發(fā)明的蝕刻液中，作為過氧化氫及有機(jī)酸成分以外的成分，優(yōu)選包含水。作為水，優(yōu)選通過蒸餾、離子交換處理、過濾處理、各種吸附處理等去除了金屬離子、有機(jī)雜質(zhì)、顆粒等的水，特別優(yōu)選純水、超純水。本發(fā)明的蝕刻液具有選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳的特征。因此，本發(fā)明的蝕刻液適宜在半導(dǎo)體裝置制造エ序中的蝕刻エ序中使用，特別是在使用了鎳和銅、需要選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳的半導(dǎo)體裝置制造エ序中的蝕刻エ序中使用。[半導(dǎo)體裝置的制造方法]優(yōu)選的是，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法具有使用本發(fā)明的蝕刻液的蝕刻エ序，該半導(dǎo)體裝置具有凸塊電扱。另外，從有效發(fā)揮能選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳的本發(fā)明的蝕刻液的特征的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選該蝕刻エ序的特征在干，為由鎳形成的部件和由銅形成的部件能同時(shí)接觸蝕刻液的狀態(tài)、且蝕刻該由銅形成的部件。以下更具體地說明本發(fā)明的制造方法?！栋雽?dǎo)體裝置的制造方法A》本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第一實(shí)施方式(以下稱為制造方法A。)依次具有晶種層形成エ序Al、光致抗蝕層(I)形成エ序A2、再布線形成エ序A3、光致抗蝕層(II)形成エ序A4、凸塊電極形成エ序A5、使用本發(fā)明的蝕刻液的蝕刻エ序A6。使用圖A (a) (P)詳細(xì)地說明本發(fā)明的制造方法A。(エ序Al)エ序Al是在設(shè)置有電極的半導(dǎo)體基板上設(shè)置具有該電極露出的開ロ部的絕緣膜、進(jìn)而在該開ロ部及該絕緣膜上形成晶種層的晶種層形成エ序。這里，設(shè)置有電極的半導(dǎo)體基板如圖A (a)所示，例如在硅基板101的表面形成通過周知的制造方法制造的包含半導(dǎo)體元件的電路，在形成有該電路的面形成被稱為焊盤的例如由鋁等導(dǎo)電性材料形成的電極102。作為導(dǎo)電性材料，除鋁以外，還可以優(yōu)選列舉出添加有鈦、銅的鋁合金、銅或銅合金、
令坐在該設(shè)置有電極102的半導(dǎo)體基板101上(形成有該電極的面)形成由氧化硅等形成的絕緣膜103，在該絕緣膜103上形成與電極102對應(yīng)的開ロ部104使得電極102露出。然后，如圖A (b)及(C)所示，在開ロ部104及絕緣膜103上，通過通常的濺射形成晶種層。作為用于形成晶種層的金屬，可優(yōu)選列舉出鈦、銅等，可以如圖A (b)及(c)所示地設(shè)置多層由這些金屬形成的層、鈦層105、銅層106等層。另外，從與電極102的密合性、半導(dǎo)體裝置的制作管理的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選在基板上設(shè)置鈦層105。(エ序A2)
エ序A2是光致抗蝕層(I)形成エ序，其使包含前述晶種層的設(shè)置在電極上的部位及用于形成凸塊電極的部位的區(qū)域開ロ，形成具有使該晶種層露出的開ロ部108的光致抗蝕層(1)107。首先，如圖A (d)所示，在銅層106上形式光致抗蝕層(1)107。然后，將該光致抗蝕層曝光、顯影，形成如圖A (e)所示的具有開ロ部108的光致抗蝕層(I) 107，所述開ロ部108用于形成再布線，所述再布線將包含晶種層的設(shè)置在電極102上的部位和用于形成后述的凸塊電極的部位的區(qū)域連接。(エ序A3)エ序A3是在前述開ロ部108設(shè)置布線進(jìn)行再布線的再布線形成エ序。通過該再布線形成エ序，進(jìn)行在具有電極102的半導(dǎo)體基板101的該電極102上形成布線的再布線形成。布線使用銅、鎳等材料，優(yōu)選如圖A (f)所示地至少具有由銅形成的銅層109。另外，布線通常通過電鍍處理銅、鎳來設(shè)置。(エ序A4)エ序A4是光致抗蝕層(II)形成エ序，其中，如圖A (g)及(h)所示，將在エ序A3·中形成的光致抗蝕層(I) 107去除，以被覆晶種層及布線的方式形成光致抗蝕層(II) 110，進(jìn)而進(jìn)行曝光、顯影，由此在光致抗蝕層(II)IlO形成用于形成凸塊電極的開ロ部111。該光致抗蝕層(II) 110利用常規(guī)方法設(shè)置即可。(エ序A5)エ序A5是凸塊電極形成エ序，其中，如圖A (i)及(j)所示，在前述光致抗蝕層
(II)110的用于形成凸塊電極的部位設(shè)置開ロ部111使得再布線的銅層109露出，在該開ロ部111形成具有至少ー層由鎳形成的鎳層112的凸塊電扱。凸塊電極可以使用錫、鉛、它們的合金(錫-鉛合金)以及金、鈀、鎳、銅等通過電鍍來形成，可以由ー層或多層形成。例如，可以如圖A( j)所示在設(shè)置鎳層112之后，設(shè)置金層113來形成凸塊電極。本發(fā)明的制造方法中，用于形成凸塊電極的至少ー層為由鎳形成的鎳層112時(shí)，可以有效地發(fā)揮本發(fā)明的蝕刻液具有的能選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳的性能。(エ序A6)エ序A6是蝕刻エ序，其中，如圖A (k)所示地將前述光致抗蝕層(II) 110去除之后，進(jìn)而如圖A (I)及(m)所示地蝕刻鈦層105、銅層106等晶種層中未被銅層109這樣的布線覆蓋的露出部分。該蝕刻エ序中，需要使用本發(fā)明的蝕刻液。通過使用本發(fā)明的蝕刻液，蝕刻液中的過氧化氫的管理容易，且能得到適當(dāng)?shù)奈g刻速度和良好的蝕刻性能，能選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳。使蝕刻液接觸蝕刻對象物的方法沒有特別限定，例如可以采用通過滴下、噴射等形式使蝕刻液與對象物接觸的方法；使對象物浸潰在蝕刻液中的方法等。本發(fā)明中，優(yōu)選采用向?qū)ο笪飮娚湮g刻液使它們接觸的方法。作為蝕刻液的使用溫度，優(yōu)選為50°C以下的溫度，更優(yōu)選為2(T50°C，進(jìn)ー步優(yōu)選為2(T40°C，特別優(yōu)選為25 35°C。蝕刻液的溫度為50°C以上吋，蝕刻速度増大，但液體的穩(wěn)定性變差，難以使蝕刻條件保持固定。通過使蝕刻液的溫度為50°C以下，可以使蝕刻液的組成變化較小，得到穩(wěn)定的蝕刻速度。另外，為20°C以上時(shí)，蝕刻速度不會(huì)變得過慢，生產(chǎn)效率不會(huì)顯著降低。如圖A (I)所示，在エ序A6的蝕刻エ序中蝕刻銅層106時(shí)，鎳層112的側(cè)面暴露在蝕刻液中。這樣的情況下，如果使用本發(fā)明的蝕刻液，則不會(huì)出現(xiàn)如圖A (P)所示的鎳層112被蝕刻而形成凹部117的情況，能夠選擇性地僅蝕刻銅層106。另外，本發(fā)明的蝕刻液具有良好的蝕刻性能，因此，也不會(huì)產(chǎn)生圖A (ο)所示的銅層的殘?jiān)?16。本發(fā)明的制造方法A中，如圖A (η)所示，進(jìn)而可以在形成有凸塊電極的區(qū)域以外的部分形成絕緣膜114。該絕緣膜114的形成優(yōu)選使用環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂等絕緣性有機(jī)材料等。《半導(dǎo)體裝置的制造方法B》本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第二實(shí)施方式(以下稱為制造方法B。)依次具 有晶種層形成エ序BI、光致抗蝕層形成エ序Β2、再布線形成エ序Β3、使用本發(fā)明的蝕刻液的蝕刻エ序Β4、絕緣膜形成エ序Β5、及凸塊電極形成エ序Β6。使用圖B (a) (m)詳細(xì)地說明本發(fā)明的制造方法B。(エ序BI)エ序BI是晶種層形成エ序，其在設(shè)置有電極202的半導(dǎo)體基板201上設(shè)置具有該電極202露出的開ロ部204的絕緣膜203，進(jìn)而在該開ロ部204及該絕緣膜203上形成晶種層，如圖B (a) (c)所示，與前述エ序Al相同。(エ序B2)エ序B2是光致抗蝕層形成エ序，其使在エ序BI中設(shè)置的由鈦層205及銅層206形成的晶種層的包含設(shè)置在電極202上的部位及用于形成凸塊電極的部位的區(qū)域開ロ，形成具有使該晶種層露出的開ロ部208的光致抗蝕層207。エ序B2如圖B (d)及(e)所示，與前述エ序A2相同。(エ序B3)エ序B3是在前述開ロ部208設(shè)置布線進(jìn)行再布線的再布線形成エ序。布線使用銅、鎳等材料。例如，可以如圖B (f)及(g)所示，依次層疊銅層209和鎳層210，形成再布線。另外，布線通常通過電鍍處理銅、鎳來設(shè)置。(エ序B4)エ序B4是蝕刻エ序，其中，如圖B (h)所示將前述光致抗蝕層207去除之后，進(jìn)而如圖B (i)及(j)所示，蝕刻鈦層205、銅層206等晶種層中未被銅層209及鎳層210這樣的布線覆蓋的露出部分。該蝕刻エ序中，需要使用本發(fā)明的蝕刻液。通過使用本發(fā)明的蝕刻液，蝕刻液中的過氧化氫的管理容易，且能夠得到適當(dāng)?shù)奈g刻速度和良好的蝕刻性能，能夠選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳。エ序B4中的蝕刻的各條件與エ序A6相同。如圖B (i)所示，在エ序B4的蝕刻エ序中將銅層206蝕刻時(shí)，鎳層210暴露在蝕刻液中。這種情況下，如果使用本發(fā)明的蝕刻液，則不會(huì)出現(xiàn)圖B (m)所示的鎳層210被蝕刻而形成肩部脫落214的情況，能夠選擇性地僅蝕刻銅層206。另外，本發(fā)明的蝕刻液具有良好的蝕刻性能，因此也不會(huì)產(chǎn)生銅層的殘?jiān)?エ序B5)エ序B5是如圖B (k)所示地形成在用于設(shè)置凸塊電極的區(qū)域具有開ロ部211的絕緣膜212的絕緣膜形成エ序。絕緣膜212的形成中，優(yōu)選使用環(huán)氧、聚酰亞胺等有機(jī)絕緣材料。絕緣膜212如下來形成通過旋涂等涂覆該有機(jī)絕緣材料，并設(shè)置使再布線部分(圖B的情況為鎳層210)露出的開ロ部211。根據(jù)絕緣膜212中使用的有機(jī)絕緣材料的不同，開ロ部的形成方法不同，例如涂覆有機(jī)絕緣材料后，涂布光致抗蝕劑，將該光致抗蝕劑曝光、顯影，然后蝕刻絕緣膜212從而設(shè)置開ロ部211，或者，在該有機(jī)絕緣材料為感光性的材料時(shí)，也可以在涂覆該有機(jī)絕緣材料之后，直接曝光、顯影，形成具有開ロ部211的絕緣膜212。(エ序B6)エ序B6是在開ロ部211形成凸塊電極213的凸塊電極形成エ序。凸塊電極213可以安裝焊錫球而設(shè)置?！栋雽?dǎo)體裝置的制造方法C》本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第三實(shí)施方式(以下稱為制造方法C。)依次具有晶種層形成エ序Cl、光致抗蝕層形成エ序C2、凸塊電極形成エ序C3、及使用本發(fā)明的蝕刻液的蝕刻エ序C4。使用圖C (a) (k)詳細(xì)地說明本發(fā)明的制造方法C。(エ序Cl)·
エ序Cl是晶種層形成エ序，其在設(shè)置有電極302的半導(dǎo)體基板301上設(shè)置具有該電極302露出的開ロ部304的絕緣膜303，進(jìn)而在該開ロ部304及該絕緣膜303上形成晶種層，如圖C (a) (c)所示，與前述エ序Al或者BI相同。(エ序C2)エ序C2是光致抗蝕層形成エ序，其使エ序Cl中設(shè)置的由鈦層305及銅層306形成的晶種層的包含設(shè)置在電極302上的部位的區(qū)域開ロ，形成具有使該晶種層露出的開ロ部308的光致抗蝕層307。エ序C2如圖C (d)及(e)所示，與前述エ序A2或者B2相同。(エ序C3)エ序C3是在開ロ部308形成具有至少ー層由鎳形成的鎳層309的凸塊電極的凸塊電極形成エ序。エ序C3除開ロ部111的形成以外與エ序A5相同，可以如圖C (f)及(g)所示在設(shè)置鎳層309之后設(shè)置金層310而形成凸塊電扱。(エ序C4)エ序C4是蝕刻エ序，其中，如圖C (h)所示地將前述光致抗蝕層307去除之后，進(jìn)而如圖C (1)及(」)所示地蝕刻鈦層305、銅層306等晶種層中未被鎳層309、金層310這樣的凸塊電極覆蓋的露出部分。該蝕刻エ序中，需要使用本發(fā)明的蝕刻液。通過使用本發(fā)明的蝕刻液，蝕刻液中的過氧化氫的管理容易，且能夠得到適當(dāng)?shù)奈g刻速度和良好的蝕刻性能，能夠選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳。エ序C4中的蝕刻的各條件與エ序A6相同。如圖C (i)所示，在エ序C4的蝕刻エ序中蝕刻銅層306時(shí)，鎳層309暴露在蝕刻液中。這種情況下，如果使用本發(fā)明的蝕刻液，則不會(huì)出現(xiàn)圖C (k)所示的鎳層309被蝕刻而形成凹部311的情況，能夠選擇性地僅蝕刻銅層306。另外，本發(fā)明的蝕刻液具有良好的蝕刻性能，因此也不會(huì)產(chǎn)生銅層的殘?jiān)?。《半?dǎo)體裝置的制造方法D》本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第四實(shí)施方式(以下稱為制造方法D。)依次具有晶種層形成エ序Dl、光致抗蝕層形成エ序D2、凸塊電極形成エ序D3、及使用本發(fā)明的蝕刻液的蝕刻エ序D4。本發(fā)明的制造方法D的各エ序以圖D (a) (I)表示。如圖D (a) (I)所示，制造方法D除在凸塊電極形成エ序D3中設(shè)為由銅層409、鎳層410及金層411這三層形成的凸塊電極以外，與制造方法C相同。
如圖D (j)所示，在エ序D4的蝕刻エ序中蝕刻銅層406時(shí)，鎳層410暴露在蝕刻液中。這種情況下，如果使用本發(fā)明的蝕刻液，則不會(huì)出現(xiàn)圖D (I)所示的鎳層410被蝕刻而形成凹部412的情況，能夠選擇性地僅蝕刻銅層406。另外，本發(fā)明的蝕刻液具有良好的蝕刻性能，因此也不會(huì)產(chǎn)生銅層的殘?jiān)?。本發(fā)明的制造方法中，利用制造方法A及B，能夠得到進(jìn)行了在具有電極的半導(dǎo)體基板的該電極上形成布線的再布線的具有凸塊電極的半導(dǎo)體裝置。根據(jù)這些制造方法，能夠使用電極間距為150 μ m以下、100 μ m以下、進(jìn)而50 μ m以下的窄間距的半導(dǎo)體基板。另夕卜，能夠得到凸塊電極的間距為500 μ m以下、250 μ m以下、進(jìn)而200 μ m以下的窄間距的半導(dǎo)體裝置。因此，利用本發(fā)明的制造方法得到的半導(dǎo)體裝置能夠充分對應(yīng)近年來的小型化、高集成化及多功能化。 實(shí)施例以下，通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，但本發(fā)明并不受這些例子的任何限定?！对u價(jià)方法》評價(jià)項(xiàng)目I.銅層(布線)的蝕刻速率的計(jì)算將通過濺射形成了銅膜(銅膜的厚度5000A)的硅基板在30°C下在各實(shí)施例及比較例的蝕刻液中浸潰2分鐘，使用熒光X射線分析裝置(“SEA2110L) “，エスエス了イナノテクノロジー社制造)測定浸潰前后的膜厚變化，計(jì)算蝕刻速率(μπι/分鐘)。評價(jià)項(xiàng)目2.鎳的蝕刻速率的計(jì)算將在鋼材上通過電鍍形成了鎳膜(鎳膜的厚度5μπι)的基板在30°C下在各實(shí)施例及比較例的蝕刻液中浸潰I小時(shí)，測定浸潰前后的重量，計(jì)算蝕刻速率(人/分鐘)。評價(jià)項(xiàng)目3.蝕刻液(過氧化氫)的穩(wěn)定性的評價(jià)求出將各實(shí)施例及比較例的蝕刻液在50°C的條件下放置I周時(shí)各蝕刻液中的過氧化氫的分解率，按照以下的基準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)。分解率不足10%時(shí)，判斷穩(wěn)定性優(yōu)異，為10%以上且不足20%時(shí)，判斷在經(jīng)濟(jì)性方面不充分，在安全方面的液體管理中需要注意，但為實(shí)用上沒有問題的程度，為20%以上時(shí)，判斷為無法使用的程度。〇分解率不足10%Δ :分解率為10%以上且不足20%X :分解率為20%以上評價(jià)項(xiàng)目4.使用半導(dǎo)體基板的蝕刻的評價(jià)使用各實(shí)施例及比較例的蝕刻液，按照制造方法Al的順序制造半導(dǎo)體裝置。此時(shí)，蝕刻溫度為30°C，蝕刻時(shí)間設(shè)為用作為該半導(dǎo)體裝置的晶種層的通過濺射設(shè)置的銅膜(膜厚=3000人)除以在上述評價(jià)項(xiàng)目I中得到的蝕刻速率而算出的時(shí)間的2倍。對所得半導(dǎo)體裝置，分別按照下述基準(zhǔn)評價(jià)通過電鍍設(shè)置的鎳層的凹部(制造方法A、C及D的情況)、或肩部脫落(制造方法B的情況)的狀態(tài)、及作為晶種層設(shè)置的銅層的蝕刻后的殘留狀態(tài)。(關(guān)于鎳層的凹部或肩部脫落的狀態(tài))O :完全沒有發(fā)現(xiàn)鎳層的凹部或肩部脫落Δ :存在少許鎳層的凹部或肩部脫落，但實(shí)用上沒有問題
X :鎳層的凹部或肩部脫落明顯，無法使用(銅層的殘留狀態(tài))O :蝕刻后，完全沒有發(fā)現(xiàn)銅層的殘留Δ :蝕刻后，發(fā)現(xiàn)少許銅層的殘留，實(shí)用上產(chǎn)生阻礙X :蝕刻后，銅層的殘留顯著，無法使用

《處理液的制備》按照表I及2所示的配混組成(質(zhì)量％)，制備各實(shí)施例及比較例中使用的蝕刻液。實(shí)施例Af A51及比較例Af A49 (利用制造方法A的半導(dǎo)體裝置的制造)按照制造方法A (圖A (a) (η))的順序，制作具有電極及凸塊電極的半導(dǎo)體裝置。這里，在圖A (kr (m)所示的蝕刻エ序中，使用各實(shí)施例及比較例的蝕刻液，依次進(jìn)行光致抗蝕層110、銅層106及鈦層105的蝕刻。另外，鈦層105及銅層106均通過濺射來設(shè)置，其層厚均為3000人，再布線的銅層109及用于形成凸塊電極的鎳層112及金層113均通過電鍍設(shè)置，其層厚分別為3 μ m、2 μ m及5μπι。對于各實(shí)施例及比較例中得到的半導(dǎo)體裝置，將按照上述評價(jià)項(xiàng)目4進(jìn)行評價(jià)而得到的結(jié)果示于表I及表2。另外，對于各實(shí)施例及比較例中使用的蝕刻液，將按照上述評價(jià)項(xiàng)目Γ3進(jìn)行評價(jià)而得到的結(jié)果示于表I及表2。實(shí)施例BI Β51及比較例BI Β49按照制造方法B (圖B (a) (I))的順序，制作具有電極及凸塊電極的半導(dǎo)體裝置。鈦層205及銅層106均通過濺射來設(shè)置，其層厚均為3000人，在再布線エ序中設(shè)置的銅層209及鎳層210均通過電鍍來設(shè)置，其層厚分別為3 μ m及2 μ m。圖B (h)^ (j)所示的蝕刻エ序中，使用蝕刻液依次進(jìn)行光致抗蝕層207、銅層206及鈦層205的蝕刻。這里，實(shí)施例Bl、51及比較例Bl、49中使用的蝕刻液分別與實(shí)施例ΑΓΑ51及比較例AfA49中使用的蝕刻液相同，評價(jià)項(xiàng)目廣3的評價(jià)也相同。對于各實(shí)施例及比較例中得到的半導(dǎo)體裝置，按照上述評價(jià)項(xiàng)目4進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果，實(shí)施例BfB 51及比較例Bl、49分別與使用相同的蝕刻液的實(shí)施例Af A51及比較例A1 A49相同。將這些結(jié)果不于表I及表2。實(shí)施例Cl C51及比較例Cl C49按照制造方法C (圖C (a) (j))的順序，制作具有電極及凸塊電極的半導(dǎo)體裝置。鈦層305及銅層306均通過濺射來設(shè)置，其層厚均為3 000 A，作為凸塊電極設(shè)置的鎳層309、金層310均通過電鍍來設(shè)置，其層厚分別為3 μ m及10 μ m。在圖C (h) (j)所示的蝕刻エ序中，使用蝕刻液依次進(jìn)行光致抗蝕層307、銅層306及鈦層305的蝕刻。這里，實(shí)施例Cf C51及比較例Cf C49中使用的蝕刻液分別與實(shí)施例AfA51及比較例AfA49中使用的蝕刻液相同，評價(jià)項(xiàng)目f 3的評價(jià)也相同。對于各實(shí)施例及比較例中得到的半導(dǎo)體裝置，按照上述評價(jià)項(xiàng)目4進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果，實(shí)施例CfC51及比較例CfC49分別與使用相同蝕刻液的實(shí)施例AfA51及比較例A1 A49相同。將這些結(jié)果不于表I及表2。實(shí)施例Dl D51及比較例Dl D49按照制造方法D (圖D (a) (k))的順序，制作具有電極及凸塊電極的半導(dǎo)體裝置。鈦層405及銅層406均通過濺射來設(shè)置，其層厚均為3000人,作為凸塊電極設(shè)置的銅層409、鎳層410、金層411均通過電鍍來設(shè)置，其層厚分別為10 u m、3 u m及5 u m。在圖D (i) (k)所示的蝕刻エ序中，使用蝕刻液依次進(jìn)行光致抗蝕層407、銅層406及鈦層405的蝕刻。這里，實(shí)施例D1 D51及比較例Dl D49中使用的蝕刻液分別與實(shí)施例Α1 Α51及比較例Α1 Α49中使用的蝕刻液相同，評價(jià)項(xiàng)目f 3的評價(jià)也相同。對于各實(shí)施例及比較例中得到的半導(dǎo)體裝置，按照上述評價(jià)項(xiàng)目4進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果，實(shí)施例DfD51及比較例DfD49分別與使用相同蝕刻液的實(shí)施例A1 A51及比較例AfA49相同。將這些結(jié)果示于表I及表2。[表 I]表I
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A -O335" —i Ift I 2·4I 0-4 :不足 §θ| ΔI§0 I O[表2]表權(quán)利要求
1.一種用于選擇性蝕刻銅的蝕刻液，其在使用了具有電極的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體裝置的制造中使用，其含有過氧化氫和檸檬酸，過氧化氫的含量為O. 75^12質(zhì)量％，檸檬酸的含量為f 20質(zhì)量％，且過氧化氫和檸檬酸的摩爾比在O. 3飛的范圍內(nèi)。
2.一種用于選擇性蝕刻銅的蝕刻液，其在使用了具有電極的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體裝置的制造中使用，其含有過氧化氫和蘋果酸，過氧化氫的含量為O. 75 12質(zhì)量％，蘋果酸的含量為I. 5^25質(zhì)量％，且過氧化氫和蘋果酸的摩爾比在O. 2飛的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于選擇性蝕刻銅的蝕刻液，其中，過氧化氫的含量為I.5 7質(zhì)量％，檸檬酸的含量為2 15質(zhì)量％，且過氧化氫和檸檬酸的摩爾比在O. 3飛的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于選擇性蝕刻銅的蝕刻液，其中，過氧化氫的含量為I.5^4. 5質(zhì)量％，蘋果酸的含量為f 15質(zhì)量％，且過氧化氫和蘋果酸的摩爾比在O. 3飛的范圍內(nèi)。
5.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具有使用權(quán)利要求廣4中任一項(xiàng)所述的用于選擇性蝕刻銅的蝕刻液的蝕刻エ序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，半導(dǎo)體裝置具有凸塊電扱。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具備在具有電極的半導(dǎo)體基板的該電極上形成布線的再布線形成エ序。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，半導(dǎo)體裝置具有使用銅形成的布線。
全文摘要
本發(fā)明提供在具有電極的半導(dǎo)體基板的再布線中使用的、能選擇性蝕刻銅而不蝕刻鎳的蝕刻液及使用其的半導(dǎo)體裝置的制造方法。含有過氧化氫和檸檬酸、且過氧化氫的含量為0.75~12質(zhì)量%、檸檬酸的含量為1~20質(zhì)量%、且過氧化氫和檸檬酸的摩爾比在0.3~5的范圍內(nèi)的在半導(dǎo)體基板的再布線中使用的蝕刻液；含有過氧化氫和蘋果酸、且過氧化氫的含量為0.75~12質(zhì)量%、蘋果酸的含量為1.5~25質(zhì)量%、且過氧化氫和蘋果酸的摩爾比在0.2~6的范圍內(nèi)的在半導(dǎo)體基板的再布線中使用的用于選擇性蝕刻銅的蝕刻液、及使用這些蝕刻液的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
文檔編號H01L23/52GK102687251SQ20108005735
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者大前健祐, 細(xì)見彰良 申請人:三菱瓦斯化學(xué)株式會(huì)社