CN100494499C - 用于多层铜和钼的蚀刻溶液及使用该蚀刻溶液的蚀刻方法 - Google Patents

用于多层铜和钼的蚀刻溶液及使用该蚀刻溶液的蚀刻方法 Download PDF

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Abstract

一种用于多层铜和钼的蚀刻溶液，包含：约5%重量至约30%重量的过氧化氢；约0.5%重量至约5%重量的有机酸；约0.2%重量至约5%重量的磷酸盐；约0.2%重量至约5%重量的含氮的第一添加剂；约0.2%重量至约5%重量的含氮的第二添加剂；约0.01%重量至约1.0%重量的含氟化合物；以及使蚀刻溶液的总量为100%的去离子水。

Description

用于多层铜和钼的蚀刻溶液及使用该蚀刻溶液的蚀刻方法
本发明要求2002年12月12日在韩国申请的第2002—79211号和2003年11月19日在韩国申请的第2003—82375号韩国专利申请的权益，该申请在本申请中以引用的形式加以结合。
技术领域
本发明涉及金属层的蚀刻溶液，更确切地说，本发明涉及用于铜-钼层的蚀刻溶液及使用该蚀刻溶液的蚀刻方法。
背景技术
为了在半导体装置的基板上形成一金属线，通常需要如下的多个步骤，例如，用溅射法在基板上形成一金属层，通过涂敷、曝光和显影在金属层上形成一光阻(PR)图形，以及对金属层蚀刻，其中在每个步骤之前和/或之后都要进行清洁步骤。在蚀刻步骤过程中，用PR图形作为蚀刻掩模对金属层进行构图。对于蚀刻步骤，可以采用借助等离子体的干刻法或借助蚀刻溶液的湿刻法。
近来，金属层的电阻已经成为半导体装置领域的一个热点课题。金属层的电阻是半导体装置中RC(电阻-电容)信号延迟部件的关键因素。同样，应该考虑金属层的电阻用来增加薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)装置的面板尺寸和分辨率。对于大尺寸的TFT-LCD装置，应当减小RC信号延迟并开发具有低电阻率的材料。通常，例如铬(Cr)(电阻率约为12.7×10-8Ωm)、钼(Mo)(电阻率约为5×10-8Ωm)、铝(Al)(电阻率约为2.65×10-8Ωm)等金属及其它们的合金已经被用于TFT-LCD装置的金属层。然而，这些金属由于其电阻高而不适用于大尺寸TFT-LCD装置的栅极线和数据线。因此，建议将铜(Cu)作为金属线的材料。铜(Cu)的电阻率小于铝(Al)和铬(Cr)，对环境而言还具有其他的优点。然而，铜对于包括PR涂敷和构图步骤的光刻工序却是不利的。此外，铜与含硅(Si)绝缘层的粘着力较差。
为了克服单一铜(Cu)层的缺点，已采用了包含铜(Cu)的多层。例如，多层铜(Cu)和钛(Ti)已被用5作大尺寸的TFT-LCD装置的金属线。现已存在用于多层铜(Cu)和钛(Ti)的蚀刻溶液，并已采用了许多其它的蚀刻溶液。然而，由于用于多层铜(Cu)和钛(Ti)的蚀刻溶液因钛(Ti)的化学性质的原因而需含有氟离子，因此，TFT-LCD装置中含有硅的那些层(即，玻璃基板、含硅的有源层、氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)的绝缘层)也会因此而被蚀刻。含硅层不期望的蚀刻使TFT-LCD装置的制造工艺变得复杂化。
因此，有建议采用多层的铜(Cu)和钼(Mo)。通过控制厚度比，多层的(Cu)和钼(Mo)的性质可以等同于或优于多层的铜(Cu)和钛(Ti)。此外，由于氟离子对多层铜(Cu)和钼(Mo)的蚀刻没有直接的影响，因此，仅需将少量的氟离子加入到用于多层铜(Cu)和钼(Mo)的蚀刻溶液中，从而含硅层也就不会被蚀刻。
公开的专利号为No.KP 1999-0017836的专利中公开了一种用于多层铜(Cu)且含有磷酸、硝酸和乙酸的蚀刻溶液，公开的专利号为No.KP2000-0032999的专利中公开了一种用于多层铜(Cu)且含有三氯化铁(III)六水合物和氢氟酸的蚀刻溶液。然而，当这些蚀刻溶液用于蚀刻多层铜(Cu)和钼(Mo)时会存在诸多缺点。首先，蚀刻速度太快以至于不能控制蚀刻步骤，因此工艺范围太窄。第二，由于已蚀刻的多层的剖面倾斜角大于等于约90°，这样在后续工序中可能会使装置出现缺陷或不利。第三，已蚀刻的多层的平直度差。第四，当使用含有三氯化铁(III)六水合物和氢氟酸的蚀刻溶液时，含硅层也同样会发生如使用多层铜(Cu)和钛(Ti)的蚀刻溶液的情况下所出现的不期望的蚀刻。
图1A的透视扫描电镜(SEM)图像表示了用含有磷酸、硝酸和乙酸的蚀刻溶液进行蚀刻而形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形，而图1B的透视扫描电镜(SEM)图像表示了用含有三氯化铁(III)六水合物和氢氟酸的蚀刻溶液进行蚀刻而形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形。如图1A和1B所示，铜(Cu)和钼(Mo)的图形具有不良的剖面和差的平直度。特别是在图1B，玻璃基板具有一粗糙的上表面，这是因为蚀刻溶液中的氢氟酸蚀刻了含硅的玻璃基板。
也有建议采用另一种含有过氧化氢的蚀刻溶液来蚀刻多层的铜(Cu)和钼(Mo)。然而，该蚀刻溶液对于铜(Cu)的第一最佳pH值为约2至约4，而对于钼(Mo)的第二最佳pH值为约4至约7。因此，当将蚀刻溶液控制在对于铜(Cu)而言的第一最佳pH值时，钼(Mo)层会作为残余物而残留，而当将蚀刻溶液控制在对于钼(Mo)而言的第二最佳pH值时，铜(Cu)层的蚀刻速度则会极大地减慢。
图2A的剖视扫描电镜(SEM)图像表示了用含有过氧化氢的蚀刻溶液进行蚀刻而形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形，图2B的透视扫描电镜(SEM)图像表示了用含有过氧化氢的蚀刻溶液进行蚀刻而形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形，图2C的透视扫描电镜(SEM)图像表示了经含有过氧化氢的蚀刻溶液蚀刻后的基板。如图2A和2B所示，铜(Cu)和钼(Mo)的图形具有相对较好的剖面和平直度。然而，如图2C所示，由于蚀刻溶液的pH值是适合于铜(Cu)的pH值，蚀刻溶液没有完全地对钼(Mo)进行蚀刻，因此，在基板上能观察到大量的钼(Mo)残余物。
发明内容
因此，本发明意欲提供一种用于多层铜(Cu)和钼(Mo)的蚀刻溶液，其基本上克服了因现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的一个优点在于，提供一种蚀刻多层铜(Cu)和钼(Mo)而基本上没有钼(Mo)残余物的蚀刻溶液及使用该蚀刻溶液的蚀刻方法。
本发明的另一个优点在于，提供一种用于多层铜(Cu)和钼(Mo)的蚀刻溶液以及使用该蚀刻溶液的蚀刻方法，所述的蚀刻溶液提供了可控的蚀刻速度、约30°至约60°的倾斜角、优良的平直度、较长寿命和相对于铜(Cu)而言约为2至约4的pH值。
本发明的另一个优点在于，提供一种具有低电阻率且能防止环境污染的用于铜的蚀刻溶液。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明中给出，其中一部分特征和优点可以从说明中明显得出或是通过对本发明的实践而得到。通过在文字说明部分、权利要求书以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了得到本发明的这些和其它优点并根据本发明的目的，作为具体和广义的描述，一种用于多层铜和钼的蚀刻溶液，包含：约5％重量至约30％重量的过氧化氢；
约0.5％重量至约5％重量的有机酸；约0.2％重量至约5％重量的磷酸盐；
约0.2％重量至约5％重量的含氮的第一添加剂；约0.2％重量至约5％重量的含氮的第二添加剂；约0.01％重量至约1.0％重量的含氟化合物；以及使蚀刻溶液的总量为100％的去离子水。
按照本发明的另一方面，一种用于多层铜和钼的蚀刻方法，包括：在基板上形成多层的铜和钼；在所述的多层上形成光阻图形；用蚀刻溶液蚀刻该多层，所述的蚀刻溶液包含：约5％重量至约30％重量的过氧化氢；约0.5％重量至约5％重量的有机酸；约0.2％重量至约5％重量的磷酸盐；约0.2％重量至约5％重量的含氮的第一添加剂；约0.2％重量至大约5％重量的含氮的第二添加剂；约0.01％重量至约1.0％重量的含氟化合物；以及使蚀刻溶液的总量为100％的去离子水。
按照本发明的另一方面，一种用于蚀刻多层铜和钼的组合物，包含：约5％重量至约10％重量的过氧化氢；约0.5％重量至约5％重量的有机酸；约0.2％重量至约5％的磷酸盐；约0.2％重量至约5％的含氮的第一添加剂；约0.2％重量至约5％重量的含氮的第二添加剂；约0.01％重量至约1.0％重量的含氟化合物；以及约85.95％重量至约93.89％重量的去离子水。
按照本发明的另一方面，一种用于液晶显示装置的阵列基板的制造方法，包括：在基板上形成栅极和栅极线；在栅极和栅极线上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成半导体层；在半导体层上形成源极和漏极，形成与栅极线交叉的数据线，所述源极和漏极彼此分隔开，源极与数据线相连，栅极线和数据线限定一象素区，其中栅极线和数据线中至少一条是多层的铜和钼，并且用一种蚀刻溶液对该多层进行蚀刻，所述蚀刻溶液包含：约5％重量至约30％重量的过氧化氢；约0.5％重量至约5％重量的有机酸；约0.2％重量至约5％重量的磷酸盐；约0.2％重量至约5％重量的含氮的第一添加剂；约0.2重量％至大约5％重量的含氮的第二添加剂；约0.01％重量至大约1.0％重量的含氟化合物；以及使蚀刻溶液的总量为100％的去离子水。
很显然，上面的一般性描述和下面的详细说明都是示例性和解释性的，其意在对本发明的权利要求作进一步解释。
附图说明
本申请所包含的附图用于进一步理解本发明，其与说明书相结合并构成说明书的一部分，所述附图表示本发明的实施例并与说明书一起解释本发明的原理。附图中：
图1A的透视扫描电镜(SEM)图像表示用含有磷酸、硝酸和乙酸的蚀刻溶液进行蚀刻而形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形；
图1B的透视扫描电镜(SEM)图像表示用含有三氯化铁(III)六水合物和氢氟酸的蚀刻溶液进行蚀刻而形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形；
图2A的剖视扫描电镜(SEM)图像表示用含有过氧化氢的蚀刻溶液进行蚀刻而形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形；
图2B的透视扫描电镜(SEM)图像表示用含有过氧化氢的蚀刻溶液进行蚀刻而形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形；
图2C的透视扫描电镜(SEM)图像表示经含有过氧化氢的蚀刻溶液蚀刻后的基板；
图3A至3F的示意性剖视图表示按照本发明实施例的方法对多层进行蚀刻的过程；
图4A的剖视扫描电镜(SEM)图像表示用按照本发明实施例的蚀刻溶液进行蚀刻而形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形；
图4B的透视扫描电镜(SEM)图像表示用按照本发明实施例的蚀刻溶液进行蚀刻而形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形；
图4C的透视扫描电镜(SEM)图像表示经按照本发明实施例的蚀刻溶液蚀刻后的基板；
图5A的示意图表示用按照本发明实施例的蚀刻溶液制造的用于液晶显示装置的阵列基板；
图5B是沿着图5A中线“VB-VB”剖切的剖视图。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的优选实施例，所述优选实施例示于附图中。在可能的情况下，所有附图中都用相同的标号代表相同或相似的部件。
多层的铜(Cu)和钼(Mo)包括具有一下铜(Cu)层和一上钼(Mo)层的双层，具有一下钼(Mo)层和一上铜(Cu)层的双层，以及具有一下钼(Mo)层、一中铜(Cu)层和一上钼(Mo)层的三层。换句话说，多层铜(Cu)和钼(Mo)包括其间交替设置的多个铜(Cu)层和多个钼(Mo)层。多层铜(Cu)和钼(Mo)的结构是由多层的下层或上层的材料以及与层与层之间的粘合剂所决定的。铜(Cu)层的厚度和钼(Mo)层的厚度可以没有限制且彼此独立。因此，当钼(Mo)层的厚度为零时，所述的多层就意味着是单铜(Cu)层。
按照本发明用于多层铜(Cu)和钼(Mo)的蚀刻溶液包含过氧化氢、有机酸、磷酸盐、含氮的第一添加剂、含氮的第二添加剂和含氟化合物，这些组分可以用传统方法制备得到，且含有的杂质满足半导体装置制造工艺的要求，所述蚀刻溶液用去离子水作为溶剂。去离子水的电阻约在18MΩ/cm以上。也可以加入用于蚀刻溶液的其它常用的添加剂。
过氧化氢和有机酸是用于蚀刻铜(Cu)和钼(Mo)的组分，它们含有的杂质满足半导体装置制造工艺的要求。例如，过氧化氢和有机酸含有的金属杂质密度低于10ppb(part per billion，十亿分之一)。可以没有特殊限制地使用各种类型的有机酸。例如，可以使用乙酸、丁酸、柠檬酸、甲酸、葡萄糖酸、乙醇酸、丙二酸、乙二酸和戊酸和其它水溶性的有机酸作为有机酸。
有机酸控制着蚀刻溶液的pH值，从而对铜(Cu)和钼(Mo)进行蚀刻。如果蚀刻溶液仅含有过氧化氢而没有有机酸，则蚀刻溶液不能蚀刻铜(Cu)。含有有机酸的蚀刻溶液的pH值可以为约0.5至约4.5。
磷酸盐控制着已蚀刻的多层的剖面外形，该剖面外形与已蚀刻的多层的倾斜角有关。可以没有特殊限制地使用各种类型的磷酸盐。例如，可以使用由碱金属或碱土金属取代磷酸中至少一个氢原子的磷酸二氢钠和磷酸二氢钾作为磷酸盐。磷酸盐减小了铜(Cu)和钼(Mo)之间的电场，从而防止了所谓的“底切现象”(undercut phenomenon)。例如，如果蚀刻具有一上铜(Cu)层和一下钼(Mo)层的多层，则当出现底切现象时，下钼(Mo)层会在剖视图上被蚀刻溶液蚀刻掉。如果蚀刻溶液不包括磷酸盐，则由于下钼(Mo)层几乎被蚀刻掉而使得上铜(Cu)层会被升起来(lift off)。
含氮的第一添加剂控制着多层铜(Cu)和钼(Mo)的蚀刻速度以减少了图形的临界尺寸(“CD”)损失，从而改善了制造工艺范围。可以没有特殊限制地使用各种类型的添加剂。例如，可以用氨基四唑、咪唑、吲哚、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、吡咯烷、吡咯啉和其它的水溶性环胺化合物作为第一添加剂。如果蚀刻溶液不含有第一添加剂，则不能控制蚀刻速度，也不能得到合适的图形宽度。因而，装置出现缺陷和变差的可能性增加了，同时制造工艺范围也就降低了。这些会在大规模生产中引起很多问题。
尽管含氮的第二添加剂与剖面外形或蚀刻速度不直接相关，但第二添加剂能防止在贮存蚀刻溶液时出现的过氧化氢的自分解反应，而且，甚至在多次使用蚀刻溶液后还能保持蚀刻溶液均匀的蚀刻性质。可以没有特殊限制地使用各种类型的添加剂。可以用包括氨基或羧基的水溶性化合物作为第二添加剂，例如丙氨酸、氨基丁酸、谷氨酸、甘氨酸、亚氨基二乙酸、次氮基三乙酸、肌氨酸及其它们的衍生物。通常，在贮存含有过氧化氢的溶液时，会出现过氧化氢的自分解反应。因此，很难长时间贮存含有过氧化氢的溶液，含有该溶液的容器甚至会出现爆炸的可能。然而，如果将含氮的第二添加剂加入蚀刻溶液中，过氧化氢的分解速度会减小大约初始值的十分之一。这样就可以可靠地长时间贮存含有过氧化氢的蚀刻溶液。此外，由于第二添加剂抑制了在蚀刻铜(Cu)和钼(Mo)过程中由螯合反应产生的铜(Cu)离子和钼(Mo)离子的活化，因此可以防止由于离子产生的其它反应。结果，甚至长时间使用蚀刻溶液后仍能保持均匀的蚀刻性质。特别是，如果有大量的铜(Cu)离子存在于没有第二添加剂的蚀刻溶液中，铜(Cu)离子就会形成钝化层，而钝化层会氧化变黑。不含第二添加剂的蚀刻溶液不能很好地蚀刻氧化的铜(Cu)离子钝化层。然而，由于第二添加剂抑制了铜(Cu)离子的活化，所以，将第二添加剂加入蚀刻溶液中时不会形成铜(Cu)离子钝化层。
含氟化合物是本发明蚀刻溶液的主要成分。含氟化合物去除了同时蚀刻铜(Cu)和钼(Mo)时产生的残余物。可以没有特殊限制地使用各种类型的含氟化合物。可以使用能够在溶液中被解离为氟离子或多原子氟离子的化合物作为含氟化合物，例如氟化铵、氟化钠、氟化钾以及它们的二氟化物，如氟化氢铵、氟化氢钠和氟化氢钾。通常，具有约2至约4第一pH值的蚀刻溶液对于铜(Cu)具有优良的蚀刻性质，而具有约5至约7第二最佳pH值的蚀刻溶液对于钼(Mo)具有优良的蚀刻性质。为了一起蚀刻铜(Cu)和钼(Mo)，可以将蚀刻溶液调整为第一和第二最佳pH值之一。典型的是根据厚度更大的那个层来确定蚀刻溶液的pH值。由于铜(Cu)层通常比钼(Mo)层要厚一些，因此，蚀刻溶液刻可以具有约2至约4的第一pH值。具有约2至约4第一pH值的蚀刻溶液可以很好地蚀刻铜(Cu)，也可以以较慢的蚀刻速度蚀刻钼(Mo)。然而，由于蚀刻过程中钼(Mo)的自身性质，钼(Mo)会产生颗粒形式的残余物。残余物残留在基板或下层上，并会引起电短路或亮度变差。含氟化合物去除了蚀刻溶液中的钼(Mo)残余物。因为含氟化合物蚀刻了玻璃基板和含硅层，所以蚀刻溶液可以包含少量的含氟化合物，从而使玻璃基板和含硅层不受到蚀刻。例如，约0.01％重量至约1.0％重量的含氟化合物足以去除钼(Mo)残余物，且并不会蚀刻玻璃基板和含硅层。
使用按照本发明的蚀刻溶液可以得到具有多层铜(Cu)和钼(Mo)的导线。半导体装置可以设置在基板和多层铜(Cu)和钼(Mo)之间。半导体装置可以通过反复的光刻工序和沉积工序制成。在用于例如液晶显示(LCD)装置或等离子体显示板(PDP)等显示装置的半导体装置的情况下，可以用化学汽相沉积(CVD)设备沉积双电层和包括非晶硅层或多晶硅层的半导体层，并用溅射设备对导电层进行沉积。可以使用本发明的蚀刻溶液，将包括用于LCD装置的薄膜晶体管(TFT)的源极和漏极的栅极线和数据线形成为具有多层的铜(Cu)和钼(Mo)。这样，可以最大限度地减小LCD装置的RC信号延迟，并提高LCD装置的尺寸。
图3A至3F的示意性剖视图表示按照本发明实施例的多层的蚀刻过程。
在图3A中，在基板10上依次形成钼(Mo)层12和铜(Cu)层14。钼(Mo)层12和铜(Cu)层14构成钼(Mo)和铜(Cu)的多层20。钼(Mo)层12的厚度为约至约
Figure C200310118526D0012081855QIETU
，而铜(Cu)层14的厚度为约
Figure C200310118526D0012081905QIETU
至约。尽管图3A未示出，但是可以通过反复的光刻工序和沉积工序在基板10和钼(Mo)层12之间形成例如薄膜晶体管(TFT)的半导体装置。TFT包括栅极、栅极绝缘层、有源层、欧姆接触层、源极和漏极。可以将金属材料用于栅极、源极和漏极。可以将例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)的无机材料用于栅极绝缘材料。本征非晶硅或本征多晶硅可以用于有源层。掺杂质的非晶硅或掺杂质的多晶硅可以用于欧姆接触层。在光刻工序和沉积工序之前和/或之后可以进行清洁工序。
在图3B中，在铜(Cu)层14上形成光阻(PR)层16。PR层可以为正型或负型。
在图3C中，通过对PR层16(图3B中)进行曝光和显影可以获得PR图形16a。虽然图3C中未示出，但是在PR层16(图3B中)上方设置一掩模，并通过该掩模照射PR层16(图3B中)。在负型PR显影后保留PR层16(图3B中)被暴露部分的同时，通过对正型PR显影来去除PR层16(图3B中)被暴露的部分。可以进一步执行例如灰化和退火的其它步骤。
在图3D中，用蚀刻溶液对铜(Cu)层14(图3B中)进行蚀刻以形成铜(Cu)图形14a。蚀刻溶液可以包含约10％重量的过氧化氢；约2％重量的有机酸；约1％重量的磷酸盐；约0.5％重量的含氮的第一添加剂；约0.5％重量的第二添加剂；约0.05％重量的含氟化合物；85.95％重量的去离子水。
在图3E中，用相同的蚀刻溶液依次对钼(Mo)层12(图3B中)进行蚀刻以形成钼(Mo)图形12a。可以采用浸渍法或喷射法蚀刻铜(Cu)层14(图3B中)和钼(Mo)层12(图3B中)。可以根据工艺条件确定蚀刻温度。例如，可以在大约30℃的温度下对铜(Cu)层14(图3B中)和钼(Mo)层12(图3B中)进行蚀刻。蚀刻时间取决于蚀刻温度。例如，可以对铜(Cu)层14(图3B中)和钼(Mo)层12(图3B中)蚀刻约30秒至约180秒。
在图3F中，在蚀刻铜(Cu)层14(图3B中)和钼(Mo)层12(图3B中)之后，将PR图形16a(图3C中)剥除，得到铜(Cu)和钼(Mo)的图形20a。铜(Cu)和钼(Mo)的图形20a可以具有一倾斜角。
用扫描电镜(SEM)来观察用本发明蚀刻溶液蚀刻形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形。
图4A的剖视扫描电镜(SEM)图像表示用本发明实施例的蚀刻溶液蚀刻形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形，图4B的透视扫描电镜(SEM)图像表示用本发明实施例的蚀刻溶液蚀刻形成的铜(Cu)和钼(Mo)的图形，图4C的透视扫描电镜(SEM)图像表示经按照本发明实施例的蚀刻溶液蚀刻后的基板。所测得的铜(Cu)和钼(Mo)的蚀刻速度分别为约
Figure C200310118526D0013081941QIETU
/秒和约/秒。
如图4A和4B所示，铜(Cu)和钼(Mo)的图形具有良好的剖面外形和平直度。此外，在基板上没有观察到钼(Mo)的残余物。
表1表示用按照本发明实施例具有不同组分的蚀刻溶液进行蚀刻得到铜(Cu)和钼(Mo)的蚀刻速度。
表1
Figure C200310118526D00141
如表1所示，蚀刻速度由过氧化氢的含量和含氮的第一添加剂的含量所决定。由于表1中所示的所有组合物都具有足够的蚀刻速度，因此，可以将含有这些组合物的蚀刻溶液应用于多层铜(Cu)和钼(Mo)的蚀刻工序中。
参照表1，示出了每个组分的含量。过氧化氢是蚀刻铜(Cu)和钼(Mo)的主要成分。如果蚀刻溶液中含有的过氧化氢的小于5％重量，那么蚀刻速度太低且工序时间太长。因此，通过使用约5％重量至约30％重量过氧化氢的蚀刻溶液，可以减少工序时间并得到优良的剖面外形。
有机酸控制着蚀刻溶液的pH值。如果蚀刻溶液中含有的有机酸的小于0.5％重量，则有机酸的量太少以至于不能控制蚀刻溶液的pH值，而且蚀刻溶液不能保持在约0.5至约4.5的最佳pH值。因此，含有重量为约0.5％至5％有机酸的蚀刻溶液能保持约0.5至约4.5的最佳pH值。
磷酸盐通过减少铜(Cu)和钼(Mo)的电反应而防止了底切现象。如果蚀刻溶液包含小于约0.2％重量的磷酸盐，则就会出现底切现象。因此，使用含有约0.2％重量至5％重量磷酸盐的蚀刻溶液可以得到优异的倾斜剖面外形。
含氮的第一添加剂控制着蚀刻速度并减少了CD损失。由CD损失来确定工艺范围，并且电信号的传输取决于CD损失。特别是，由于用多层铜(Cu)和钼(Mo)的导线制造的TFT-LCD具有大的面板尺寸和高亮度，因此，主要问题是在没有时间延迟和干扰的情况下进行电信号的传输。此外，随着CD损失的增大，后续工序中出现平直度下降和变差的可能性也会增加。如果蚀刻溶液含有的第一添加剂重量小于0.2％，则CD损失会超过图形的5％，从而不能获得优异的图形。因此，使用含有约0.2％重量至约5％重量的含氮第一添加剂的蚀刻溶液可以使CD损失减小并获得良好的倾斜剖面外形。
含氮的第二添加剂增加了蚀刻溶液的贮存时间，甚至在多次使用蚀刻溶液后仍能保持蚀刻溶液的均匀蚀刻性质。通常，由于过氧化氢的自分解反应，很难长时间贮存含有过氧化氢的溶液。此外，铜(Cu)离子会形成钝化层。钝化层氧化成黑色，而且氧化后的铜(Cu)离子钝化层不能用蚀刻溶液来蚀刻。第二添加剂通过减少过氧化氢的自分解而延长了蚀刻溶液的贮存时间，并通过减少经螯合反应导致的铜(Cu)离子的活化而防止了钝化层的形成。如果蚀刻溶液含有小于约0.2％重量的第二添加剂，那么在蚀刻例如500个基板之后就会形成钝化层，从而不能充分地使用蚀刻溶液。因此，使用含有约0.2％重量至5％重量的第二添加剂的蚀刻溶液可以使其具有充足的贮存时间和足够的利用率。
含氟化合物去除了在pH值为约0.5至约4.5的蚀刻溶液中产生的钼(Mo)残余物。钼(Mo)残余物引起了导线的电短路和变差，从而降低了亮度。如果蚀刻溶液含有小于约0.01％重量的氟酸，就会残留如图2C所示的钼(Mo)残余物。因此，使用含有约0.01％重量至1.0％重量的含氟化合物的蚀刻溶液可以在不损坏层的同时防止钼(Mo)残余物。
图5A的平面图表示用按照本发明实施例的蚀刻溶液制造的用于液晶显示装置的阵列基板，而图5B是沿着图5A中线“VB-VB”剖切的剖视图。
在图5A和5B中，在基板100上形成栅极线110和栅极112。在基板100和栅极线110之间形成绝缘材料的一缓冲层，并在形成栅极线110之前进行清洁工序。在栅极线110和栅极112上形成栅极绝缘层114。在栅极112上方的栅极绝缘层114上形成例如非晶硅的半导体材料的有源层120，并在有源层120上形成掺杂质的半导体材料的欧姆接触层122。
在栅极绝缘层114上形成数据线130和存储电极136，在欧姆接触层122上形成源极132和漏极134。数据线130和栅极线110交叉限定象素区“P”，源极132和漏极134彼此隔开一定距离。存储电极136与一部分栅极线110重叠而构成了存储电容“Cst”。用含有过氧化氢、有机酸、磷酸盐、第一添加剂、第二添加剂、含氟化合物和去离子水的蚀刻溶液同时形成多层铜(Cu)和钼(Mo)的数据线130、源极132、漏极134和存储电极136。换句话说，数据线130包括数据钼(Mo)层130a和数据铜(Cu)层130b，源极132包括源极钼(Mo)层132a和源极铜(Cu)层132b，漏极134包括漏极钼(Mo)层134a和漏极铜(Cu)层134b，以及存储电极136包括存储钼(Mo)层136a和存储铜(Cu)层136b。数据线130、源极132、漏极134和存储电极136中的每一个都具有倾斜的剖面外形，而且在蚀刻后具有基本上少量的钼(Mo)残余物，从而改善了液晶显示装置的特性。
在数据线130、源极132、漏极134和存储电极136上形成绝缘材料的钝化层138，在钝化层138上形成象素电极140。象素电极140与漏极134和存储电极136相连。
在这个实施例中，如图5A和5B所示，只有数据线130、源极132、漏极134和存储电极136是由多层的铜(Cu)和钼(Mo)形成。然而，应当理解的是，栅极线110和栅极112也可以由多层的铜(Cu)和钼(Mo)形成。此外，在本实施例中，如图5A和5B所示，双层的铜(Cu)和钼(Mo)可以用于数据线130、源极132、漏极134和存储电极136。应当进一步理解的是，可以使用包括多于两层的铜(Cu)和钼(Mo)的多层。可以通过用溅射法的物理汽相沉积(PVD)法形成铜(Cu)层和钼(Mo)层。另外，可以将按照本发明的蚀刻溶液用于蚀刻单个铜(Cu)层。
总之，按照本发明的蚀刻溶液和用该蚀刻溶液的蚀刻方法具有以下一些优点。
易于控制蚀刻速度，能获得倾斜角为约30°至约60°的优良倾斜剖面以及优异的导线平直度。另外，甚者在多次使用蚀刻溶液之后，蚀刻溶液仍能保持均匀的蚀刻性质，例如蚀刻速度。蚀刻溶液能够长时间地贮存且蚀刻性质不发生变化。由于不会残留pH值为约0.5至约4.5的蚀刻溶液中产生的钼(Mo)残余物，因而防止了电短路和线缺陷。这样便改善了LCD装置的亮度。因此，用按照本发明的蚀刻溶液对多层的铜(Cu)和钼(Mo)进行蚀刻，可以获得高亮度的大尺寸LCD装置。
对于熟悉本领域的技术人员来说，很显然，在不脱离本发明构思或范围的情况下，可以对本发明做出各种改进和变型。因此，本发明意在覆盖那些落入所附权利要求及其等同物范围内的改进和变型。

Claims (35)

1.一种用于其间交替设置的多个铜和多个钼层的蚀刻溶液，包含：
5％重量至30％重量的过氧化氢；
5％重量至5％重量的有机酸；
2％重量至5％重量的磷酸盐；
2％重量至5％重量的含氮的水溶性的环胺化合物；
2％重量至5％重量的含氮的包括氨基和羧基之一的水溶性化合物；
为0.01％重量至1.0％重量的含氟化合物；以及
使蚀刻溶液的总量为100％的去离子水。
2.根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其特征在于，有机酸是水溶性的。
3.根据权利要求2所述的蚀刻溶液，其特征在于，有机酸选自乙酸、丁酸、柠檬酸、甲酸、葡萄糖酸、乙醇酸、丙二酸、乙二酸和戊酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其特征在于，磷酸盐是一种通过用碱金属和碱土金属之一取代磷酸中至少一个氢原子而得到的盐。
5.根据权利要求4所述的蚀刻溶液，其特征在于，磷酸盐是选自磷酸二氢钠和磷酸二氢钾中的一种。
6.根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其特征在于，水溶性的环胺化合物选自氨基四唑、咪唑、吲哚、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、吡咯烷和吡咯啉中的一种。
7.根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其特征在于，包括氨基和羧基之一的水溶性化合物是选自丙氨酸、氨基丁酸、谷氨酸、甘氨酸、亚氨基二乙酸、次氮基三乙酸、肌氨酸中的一种。
8.根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其特征在于，含氟化合物是一种能在蚀刻溶液中被解离为氟离子或多原子氟离子中之一的化合物。
9.根据权利要求8所述的蚀刻溶液，其特征在于，含氟化合物是选自氟化铵、氟化钠、氟化钾、氟化氢铵、氟化氢钠和氟化氢钾中的一类。
10.根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其特征在于，多层是包括一下钼层和一上铜层的双层。
11.一种用于其间交替设置的多个铜和多个钼层的蚀刻方法，包括：
在基板上形成其间交替设置的多个铜和多个钼层；
在多层上形成光阻图形；
用蚀刻溶液蚀刻多层，所述的蚀刻溶液包含：5％重量至30％重量的过氧化氢；0.5％重量至5％重量的有机酸；0.2％重量至5％重量的磷酸盐；0.2％重量至5％重量的含氮的水溶性的环胺化合物；0.2％重量至5％重量的含氮的包括氨基和羧基之一的水溶性化合物；0.01％重量至1.0％重量的含氟化合物；以及使蚀刻溶液的总量为100％的去离子水。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，多层是包括一下钼层和一上铜层的双层。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，上铜层的厚度大于下钼层的厚度。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，基板是用于液晶显示装置的玻璃基板。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，多层用作液晶显示装置的数据线。
16.一种用于蚀刻其间交替设置的多个铜和多个钼层的组合物，包含：
5％重量至10％重量的过氧化氢；
5％重量至5％重量的有机酸；
2％重量至5％重量的磷酸盐；
2％重量至5％重量的含氮的水溶性的环胺化合物；
2％重量至5％重量的含氮的包括氨基和羧基之一的水溶性化合物；
01％重量至1.0％重量的含氟化合物；以及
85.95％重量至93.89％重量的去离子水。
17.根据权利要求16所述的组合物，其特征在于，用有机酸控制组合物的pH值。
18.根据权利要求16所述的组合物，其特征在于，磷酸盐减小铜和钼之间的电场。
19.根据权利要求16所述的组合物，其特征在于，水溶性的环胺化合物控制组合物的蚀刻速度。
20.根据权利要求16所述的组合物，其特征在于，包括氨基和羧基之一的水溶性化合物减小过氧化氢的自分解反应。
21.根据权利要求16所述的组合物，其特征在于，包括氨基和羧基之一的水溶性化合物减小铜离子和钼离子的活化。
22.根据权利要求16所述的组合物，其特征在于，含氟化合物去除了钼残余物。
23.一种用于液晶显示装置的阵列基板的制造方法，包括：
在基板上形成栅极和栅极线；
在栅极和栅极线上形成第一绝缘层；
在第一绝缘层上形成半导体层；
在半导体层上形成源极和漏极，形成与栅极线交叉的数据线，所述源极和漏极彼此分隔开，源极与数据线相连，栅极线和数据线限定一象素区，其中栅极线和数据线中至少一条是其间交替设置的多层的铜和钼，并且用一种蚀刻溶液对多层进行蚀刻，所述蚀刻溶液包含：5％重量至30％重量的过氧化氢；0.5％重量至5％重量的有机酸；0.2％重量至5％重量的磷酸盐；0.2％重量至5％重量的含氮的水溶性的环胺化合物；0.2％重量至5％重量的含氮的包括氨基和羧基之一的水溶性化合物；0.01％重量至1.0％重量的含氟化合物；以及使蚀刻溶液的总量为100％的去离子水。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，多层包括一下钼层和一上铜层的双层。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，上铜层的厚度大于下钼层的厚度。
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