[发明专利]高效铜蚀刻剂

说明书

技术领域

本发明涉及金属蚀刻技术领域，特别涉及一种能快速蚀刻铜而不腐蚀 包含铝、锌、锡、铟以及镓中的1种以上金属氧化物的高效铜蚀刻剂。

背景技术

近年来，因大画面化、高精细化的要求，显示器领域的电极布线存在 精细化的倾向，更细、更复杂的布线逼迫电极向电阻率更低的材料寻求低 电阻出路。由于铜的电阻率比常用的铝更低，因此以铜作为主要材料来制 造电极成为未来的发展方向。

在目前的蚀刻剂市场中，日本走在了这个行业的前列，由于他们起步 较早，技术较为成熟，70％的国内市场都被日本的美格化学公司和三菱瓦斯 化学公司所占据。这些进口产品能有效去除铜面脏物，蚀刻后的铜面均匀， 且能形成极为细小的凹凸表面，这对生产高质量的线路板起关键作用。而 国产的蚀刻剂普遍存在蚀刻不均匀、去脏能力差、表面抛光效果不好、Ra 值低等缺陷，不能很好的满足生产需要。

同时，氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓锌(IGZO)等 一系列金属氧化物半导体材料的发展使电极结构更加复杂化，铜和以上金 属氧化物可能在电路板上混用。因此，在进行蚀刻制造电路板时，蚀刻剂 需要有选择性地浸蚀电极材料，即蚀刻剂在蚀刻铜层的时候需要避免浸蚀 氧化层。对于这种新型的铜蚀刻剂的研究，日本MEC公司于2011年在中国 申请了发明“蚀刻剂及使用它的蚀刻方法”(授权号：CN102560497B)。 然而在蚀刻速度方面还有一些欠缺，而且反应到最后铜层表面粗糙度会逐 渐增大乃至影响产品性能。

本发明就是为了提供一种高效铜蚀刻剂。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种能快速蚀刻铜而不腐蚀包含铝、锌、 锡、铟以及镓中的1种以上金属氧化物的高效铜蚀刻剂。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种高效铜蚀刻剂，包含以 铁计为0.3-4wt％的三价铁盐、以氮计为0.2-3wt％的铵盐、6-15wt％的有机碱 和余量的去离子水。

具体的，所述三价铁盐选自硫酸铁、氯化铁、溴化铁、硝酸铁中的一 种。

具体的，所述铵盐选自硫酸铵、硫酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸 铵、氯化铵、溴化铵、羧酸铵中的一种或多种。

具体的，所述有机碱选自胺类化合物、咪唑类化合物、吡唑类化合物、 碱金属醇盐、碱金属羧酸盐中的一种或多种。

进一步的，所述碱金属醇盐由钠或钾与C1-C3的一元醇或多元醇生成。

进一步的，所述碱金属羧酸盐由钠或钾与C1-C4的一元羧酸或多元羧酸 生成。

采用上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：

1、本发明通过铵盐与有机碱的复配维持溶液弱碱性，促进铜的浸蚀且 不损伤氧化层；

2、缓释氨与二价铜离子络合，促进反应平衡移动，带来铜蚀刻加速， 防止铜腐蚀面变得粗糙。

具体实施方式

铜蚀刻中的主要反应为：

①2Fe³⁺+Cu→2Fe²⁺+Cu²⁺；

其中生成的铜离子参与副反应：

随着铁离子不断消耗和铜离子的不断生成，反应①逐渐放缓，而反应 ②逐渐加快，最终将会在铜层表面达到平衡，但这样会使铜层表面逐渐变 得粗糙，这将会影响产品导电性能。

有机碱水解后常带有弱碱性，而铵盐在弱碱性溶液中存在生成氨水的 平衡反应：

而碱性环境下，氨水能很快与铜离子发生络合反应：

④Cu²⁺+4NH₃·H₂O→[Cu(NH₃)₄]²⁺+4H₂O；

由于反应④速度很快，因此蚀刻中铜离子和氨水能很快地被消耗掉， 因此反应②的正向反应被抑制，而反应③的正相反应被促进，反应③带来 的PH值降低问题又会被有机碱的水解缓冲，这样反应液能较久地保持弱碱 性，避免氧化层遭到腐蚀。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1-10的铜蚀液配比见表1：

表1