《炬丰科技-半导体工艺》湿法蚀刻工艺对铜及其合金蚀刻剂的评述
书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：湿法蚀刻工艺对铜及其合金蚀刻剂的评述
编号：JFKJ-21-854
作者：炬丰科技
湿法蚀刻工艺已经广泛用于生产各种应用的微元件。这些过程简单易操作。选择合适的化学溶液(即蚀刻剂)是湿法蚀刻工艺中最重要的因素。它影响蚀刻速率和表面光洁度。铜及其合金是各种工业，特别是电子工业的重要商业材料，它们的广泛应用是由于其优异的导电性和导热性、易于制造和良好的强度。本研究考察了铜及其合金的可能的蚀刻剂。该研究还旨在提供关于在铜和铜合金的湿法蚀刻工艺中使用各种蚀刻剂引起的安全、健康和环境问题的信息。
用于铜湿法蚀刻的蚀刻剂
湿法蚀刻工艺中最广泛使用的铜蚀刻剂是氯化铁(氯化铁)。这种蚀刻剂的优点是蚀刻速率高，易于再生。然而，它的多功能性(例如在攻击锡铅抗蚀剂中)、低溶解铜容量和化学再生后的复杂溶液(其中氯化亚铁和氯化亚铜在溶液中)是缺点。当三氯化铁侵蚀铜表面时，三价铁离子将铜氧化成氯化亚铜，形成绿色氯化亚铁，如下所示:
二氯化铁+铜->二氯化铁+氯化铜
铜的湿法蚀刻条件是蚀刻温度为50-55℃时蚀刻剂浓度为40-42倍。盐酸(HCl)一般加入到三氯化铁中，以改善铜的湿法腐蚀性能。
在铜的湿法蚀刻过程中，控制两个参数，即酸碱度和比重。酸碱度保持在8-8.5之间.比重为1.18-1.20.建议蚀刻温度保持在50℃左右，以获得高蚀刻速率和最小的底切。
铜的回收可以通过电解法实现。没有合适的铜回收系统，使用过氧化氢/硫酸作为蚀刻剂在经济上或实践上都是不可行的。
铜合金的湿法腐蚀
湿法蚀刻工艺中的安全、健康和环境问题
铜及其合金的湿法蚀刻工艺存在许多安全、健康和环境问题。这些过程使用强酸性或碱性化学溶液，这些溶液具有很强的反应性，会造成严重的损害。在湿法蚀刻过程中，蚀刻剂被加热到高温，从而产生烟雾。处理这些危险化学品时，需要适当的通风和个人防护设备，如防护罩、围裙、手套和护目镜。
另一个问题是湿法蚀刻工艺产生大量用过的(耗尽的)蚀刻剂，这使得该工艺从环境角度来看非常不受欢迎。所使用的蚀刻剂具有很强的腐蚀性，并且由于其酸性或碱性形式而被认为是“危险废物”，并且在不可用的蚀刻剂中含有重金属。用过的蚀刻剂的再生是一种废物处理过程，其中用过的蚀刻剂被氧化回可重复使用的或初始形式的蚀刻剂。使用过的蚀刻剂的再生系统的应用使得该工艺具有成本效益并且环境可接受。
湿法蚀刻工艺已被广泛用于制造各种工业的微元件。它是电子工业中非常重要的微加工工艺。铜及铜合金湿法蚀刻最重要的因素是选择合适的蚀刻剂。这种选择不仅取决于蚀刻剂的蚀刻性能；由于环境法规，用过的蚀刻剂的再生是关键因素。使用过的蚀刻剂再生系统的应用将使微机械加工过程对环境友好并且更加经济。
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