CN101684408A - 用于有机发光二极管显示装置的蚀刻剂组合物 - Google Patents

Abstract

一种蚀刻剂组合物，包括：0.1－34wt％的过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₈)；0.1－9wt％的硝酸基化合物；0.1－10wt％的乙酸基化合物；0.2－5wt％的含氟基化合物；0.01－3wt％的含硼化合物；以及39－73wt％的水，但是不含唑基化合物。

Description

用于有机发光二极管显示装置的蚀刻剂组合物

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2008年9月12日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2008-0090485的权利，并以引用的方式将其整体并入本申请。

技术领域

本发明涉及一种用于有机发光二极管显示装置的蚀刻剂组合物，特别涉及一种在有机发光二极管显示装置制造中使用的蚀刻剂组合物。

背景技术

有源矩阵液晶显示装置(AMLCD装置)由于其轻、薄、能耗低的优点而广泛地应用于平板显示装置。然而，LCD本身不能发光，需要使用背光源，因此LCD的视角狭窄。

近来，有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示装置受到了公众广泛地关注。由于AMOLED本身能够发光，不需要背光源，因此AMOLED显示装置具有宽视角。此外，AMOLED显示装置与LCD装置相比更轻、更薄并且能耗更低。

由于AMOLED显示装置使用小型化和高度集成化的驱动电路，其驱动电路使用的导线需要制作得相对较细，因此相对增加了驱动电路的电阻。另一方面，显示装置面积和分辨率的增大，要求驱动电路的电阻应该保持在一个相对较低的水平。因此，需要使用低电阻的金属用于该驱动电路的导电层中。

铝(Al)由于其低电阻而可以用于形成电路的导电层。然而，铝在随后的工艺中可能被腐蚀，进而形成小丘状突起。这些小丘状突起可能会导致其与其它导电层之间的短路，并且可能通过接触氧化层而形成绝缘层。为了避免这样的情况发生，可以在铝导电层的上、下表面形成缓冲层。缓冲层可以由金属钼、钛、铬或它们的合金作为主成分来形成。在这些金属中，钛由于其优良的耐腐蚀性能、坚固性和强度等而得到广泛的应用。

用于驱动电路的钛缓冲层可以进行干法蚀刻。但是，干法蚀刻工艺比湿法蚀刻工艺需要更昂贵的设备，不能用于大的区域，并且成品率低。而湿法蚀刻工艺可以高效地进行，其使用的设备便宜，也不需要高真空的条件，而且由于湿法蚀刻工艺不会形成在干法蚀刻工艺中形成的微粒，所以其能够广泛应用。

用于湿法蚀刻钛层的蚀刻剂组合物包含过氧化氢。例如，韩国专利公开No.2005-0000682公开了一种组合物，包含过氧化氢、过氧化氢稳定剂、氟离子等。然而，由于使用含有过氧化氢的蚀刻剂而缩短了加工时间，降低了生产率。

因此，有必要发展一种不含过氧化氢的蚀刻剂组合物，当其蚀刻包含选自钛层、钛合金层、铝层和铝合金层中至少两层的双层结构和/或多层结构时，可以获得加工余量、稳定性以及均一的蚀刻剖面。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种蚀刻剂组合物，包括：

0.1-34wt％的过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₈)；

0.1-9wt％的硝酸基化合物；

0.1-10wt％的乙酸基化合物；

0.2-5wt％的含氟基化合物；

0.01-3wt％的含硼化合物；以及

39-73wt％的水，但是不含唑基化合物。

附图说明

通过参照附图详细地描述典型实施方案，本发明上述及其他的特点和优势将变得更加明显，其中：

图1为使用实施例1中制备的蚀刻剂蚀刻Ti/Al/Ti三层结构的电子显微镜图像；

图2为使用对比例1中制备的蚀刻剂蚀刻Ti/Al/Ti三层结构的电子显微镜图像；

图3为使用对比例2中制备的蚀刻剂蚀刻光刻胶/Ti/Al/Ti多层结构的电子显微镜图像；

图4为使用对比例3中制备的蚀刻剂蚀刻Ti/Al/Ti三层结构的电子显微镜图像；

图5为使用对比例4中制备的蚀刻剂蚀刻Ti/Al/Ti三层结构的电子显微镜图像。

具体实施方式

下面，将参考说明本发明典型实施方案的附图对本发明进行更全面的阐述。

根据本发明实施方式的蚀刻剂组合物，包括0.1-34wt％的过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₈)；0.1-9wt％的硝酸基化合物；0.1-10wt％的乙酸基化合物；0.2-5wt％的含氟基化合物；0.01-3wt％的含硼化合物；以及39-73wt％的水，但是不含唑基化合物。

由于本发明的蚀刻剂组合物中不包括过氧化氢，不会产生热量，所以蚀刻剂的稳定性不会降低，不需要昂贵的稳定剂，并且因此金属配线可以在良好的速度下进行蚀刻。因而，当其蚀刻包含选自钛层、钛合金层、铝层和铝合金层中至少两层的双层结构和/或多层结构时，可以获得加工余量、稳定性以及均一的蚀刻剖面，从而降低制造成本。

所述唑基化合物可以是苯并三唑，氨基四唑，咪唑，吡唑等。

氧化剂过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₈)是用于蚀刻包含铝和/或钛的金属层的主要成分。蚀刻剂组合物中存在的过硫酸铵离解成(NH₄)₂ ⁺和S₂O₈ ^-2，以便能够迅速获得铝和/或钛的电子，从而促进铝和/或钛的蚀刻的进行。过硫酸铵的含量增加，蚀刻速率也增加。可以通过调节过硫酸铵的含量来控制的蚀刻速率和蚀刻剖面。此外，过硫酸铵可以与其他氧化剂和氧化控制剂一起使用以在一段时间内维持蚀刻剂的蚀刻能力。过硫酸铵在溶液中水解生成的硫酸基化合物，能够清除残留的金属微粒。过硫酸铵可具有适合于半导体工艺的纯度。

在本发明实施方式的蚀刻剂组合物中，过硫酸铵的含量可以在0.1-34wt％的范围内，优选10-34wt％，更优选20-30wt％。如果过硫酸铵含量低于0.1wt％，金属层将不能被蚀刻。另一方面，如果过硫酸铵含量高于34wt％，钛可能会突出于金属层上下表面外。

硝酸基化合物可以包括硝酸、硝酸盐或者它们的混合物，例如硝酸基化合物是HNO₃、KNO₃、NH₄NO₃、Cu(NO₃)₂·3H₂O、Zn(NO₃)₂·6H₂O、Ca(NO₃)₂·4H₂O、NaNO₃、Ba(NO₃)₂、Ce(NO₃)₃、LiNO₃、Mg(NO₃)₂、Mn(NO₃)₂、AgNO₃、Fe(NO₃)₃以及它们的混合物。优选地，硝酸基化合物是硝酸。

硝酸基化合物是另一种主要成分，与过硫酸铵一起使用，其也是一种氧化剂，并且硝酸基化合物可以控制铝、钛或类似金属的蚀刻速度以获得均一的蚀刻剖面。

在根据本发明实施方式的蚀刻剂组合物中，硝酸基化合物的含量可以在0.1-9wt％的范围内，优选1-5wt％，更优选1-3wt％。如果硝酸基化合物含量低于0.1wt％，会降低蚀刻的速度并且蚀刻剖面会不均一。如果硝酸基化合物含量高于9wt％，光刻胶可能会被撑起形成裂纹，并且蚀刻剖面的锥角会变小。

乙酸基化合物包括乙酸、乙酸盐或者它们的混合物，乙酸基化合物例子，如乙酸、乙酸铵、乙酸钾、乙酸钠、亚氨基二乙酸(HN(CH₂COOH)₂)以及它们的混合物。优选地，乙酸基化合物是乙酸铵。

乙酸基化合物作为缓冲溶液来调节反应速度，以控制蚀刻剂的酸度，并在较长时间内维持均一的蚀刻。

在根据本发明实施方式的蚀刻剂组合物中，乙酸基化合物的含量可以在0.1-10wt％的范围内，优选在0.1-5wt％，更优选在0.5-3wt％。如果乙酸基化合物含量低于0.1wt％，由于缓冲剂含量不足，蚀刻剂的寿命可能会缩短。另一方面，如果乙酸基化合物含量高于10wt％，钛的蚀刻速度会降低，从而在Ti/Al双层结构或者Ti/Al/Ti三层结构的上下表面的钛可能会突出。

含氟基化合物是包含氟原子的化合物，含氟基化合物的例子如MgF₂、HF、H₂SiF₆、NaF、NaHF₂、NH₄F、NH₄HF₂、NH₄BF₄、KF、KHF₂、AlF₃、HBF₄以及它们的混合物。优选地，含氟基化合物优选NH₄HF₂。

含氟基化合物能够蚀刻选自透明导电层(像素电极)、铝、铝合金、和钛层组成的组中的至少一种。过多的含氟基化合物可能损伤作为底层的玻璃。然而，在根据本发明的实施方式中，蚀刻剂组合物中含氟基化合物作为被缓冲的氢氟酸存在，因而实质上含氟基化合物浓度低。因此含氟基化合物不但不会损伤底层反而能够清除残渣。例如，NH₄HF₂在溶液中被分解成NH₄ ⁺、HF₂ ^-和HF，HF₂ ^-与HF和F^-形成平衡，从而起到HF缓冲溶液的作用。因此，蚀刻剂的使用寿命延长。

本发明的蚀刻剂组合物中，含氟基化合物的含量在0.2-5wt％的范围内，优选在0.3-1wt％。如果含氟基化合物含量低于0.2wt％，蚀刻速率可能显著地降低。另一方面，如果含氟基化合物含量高于5wt％，底层可能受到损害。

含硼化合物是包含硼原子的化合物，含硼化合物的例子如硼酸(H₃BO₃)、B₂O₂、B₂O₃、B₄O₃、B₄O₅、KBO₂、NaBO₂、HBO₂、H₂B₄O₇、Na₂B₄O₇·10H₂O、KB₅O₈·4H₂O、BN、BF₃、BCl₃、BBr₃以及它们的混合物。优选地，含硼化合物为硼酸。

含硼化合物为蚀刻控制剂，其降低蚀刻速率，以提高成品率并保证加工余量安全。

根据本发明实施方式的蚀刻剂组合物中，含硼化合物的含量在0.01-3wt％的范围内，优选0.1-2wt％。如果含硼化合物含量低于0.01wt％，铝的蚀刻速率增加，从而金属层可能会蚀刻过度，引起严重的蚀刻剖面改变，无法获得加工余量，因此降低成品率。如果含硼化合物含量高于3wt％，其他化合物的溶解度会下降，从而降低金属层的蚀刻速率。

水作为蚀刻剂组合物的溶剂使用。在这方面，可以使用适于半导体工艺的水或超纯水。

尽管这里没有特别注明，水的含量相当于蚀刻剂组合物总量除去其它组分后剩余的部分。蚀刻剂组合物中水的含量可以在39-73wt％的范围内。

下面，通过参照以下实施例对本发明进行详细地说明。然而，这些实施例并不试图对本发明的目的和范围进行限定。

蚀刻剂组合物的制备

实施例1-4

根据下表1所示制备根据本发明具体实施方式的实施例1-4的蚀刻剂。其组成见表1。除去下列其他成分的剩余部分为水的含量。

表1

蚀刻剂组合物的蚀刻能力评价

在10cm×10cm的玻璃基板上分别形成Ti/Al/Ti三层结构和光刻胶/Ti/Al/Ti多层结构，使用10L根据实施例1和对比例1-4制备的蚀刻剂，在喷雾循环式装置(小型蚀刻机)中蚀刻2分钟。接着，在电子显微镜下观察蚀刻剖面，结果如图1-5所示。

图1是使用实施例1制备的蚀刻剂蚀刻Ti/Al/Ti三层结构的电子显微镜图像。根据图1，在Ti/Al/Ti三层结构中，顶部钛层比铝层蚀刻的更多，底部钛层比铝层蚀刻的少，因此得到良好的锥度。此外，由于HF酸浓度低，底层没有损害。

图2是使用对比例1制备的蚀刻剂蚀刻Ti/Al/Ti三层结构的电子显微镜图像。根据图2，由于对比例1中使用了大量的过硫酸铵，铝层比顶部钛层蚀刻的更多，因此顶部钛层突出，底部钛层形成尾状物。此外，由于蚀刻速率快，无法控制电化学蚀刻。

图3是使用对比例2制备的蚀刻剂蚀刻光刻胶/Ti/Al/Ti多层结构的电子显微镜图像。根据图3，由于对比例2所制备的蚀刻剂中包含大量的硝酸，光刻胶/Ti/Al/Ti多层结构的蚀刻速率增加，导致临界尺寸(Critical Dimension，CD)偏斜(skew)过度增大，蚀刻剖面难以控制。CD偏斜是指在光刻胶端部到多层结构端部之间的距离。

图4是使用对比例3制备的蚀刻剂蚀刻Ti/Al/Ti三层结构的电子显微镜图像。根据图4，由于对比例3制备的蚀刻剂中含氟基化合物含量低，顶部钛层蚀刻不充分而突出。此外，由于电化学蚀刻无法控制，获得的蚀刻剖面不均匀。

图5是使用对比例4制备的蚀刻剂蚀刻Ti/Al/Ti三层结构的电子显微镜图像。根据图5，由于对比例4制备的蚀刻剂中含有大量的硼酸，Ti/Al/Ti三层结构的蚀刻速率降低，导致蚀刻剖面的锥角太小，因此铝层突出，电阻不均匀。

虽然本发明特别参照典型实施方案进行了说明，但是本领域技术人员能够理解，可以在不背离权利要求中所确定的本发明的精神和范围的情况下进行各种形式和细节上的变化。

Claims (8)

1.一种蚀刻剂组合物，包括：

过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₈)0.1-34wt％；

硝酸基化合物0.1-9wt％；

乙酸基化合物0.1-10wt％；

含氟基化合物0.2-5wt％；

含硼化合物0.01-3wt％；以及

水39-73wt％，但是不含唑基化合物。

2.根据权利要求1的蚀刻剂组合物，其中该硝酸基化合物包括硝酸、硝酸盐或者它们的混合物。

3.根据权利要求1的蚀刻剂组合物，其中该硝酸基化合物包括选自HNO₃、KNO₃、NH₄NO₃、Cu(NO₃)₂·3H₂O、Zn(NO₃)₂·6H₂O、Ca(NO₃)₂·4H₂O、NaNO₃、Ba(NO₃)₂、Ce(NO₃)₃、LiNO₃、Mg(NO₃)₂、Mn(NO₃)₂、AgNO₃和Fe(NO₃)₃组成的组中的至少一种化合物。

4.根据权利要求1的蚀刻剂组合物，其中该乙酸基化合物包括乙酸、乙酸盐或者它们的混合物。

5.根据权利要求1的蚀刻剂组合物，其中该乙酸基化合物包括选自乙酸、乙酸铵、乙酸钾、乙酸钠和亚氨基二乙酸(HN(CH₂COOH)₂)组成的组中的至少一种化合物。

6.根据权利要求1的蚀刻剂组合物，其中该含氟基化合物包括选自MgF₂、HF、H₂SiF₆、NaF、NaHF₂、NH₄F、NH₄HF₂、NH₄BF₄、KF、KHF₂、AlF₃和HBF₄组成的组中的至少一种化合物。

7.根据权利要求1的蚀刻剂组合物，其中该含氟基化合物包括被缓冲的氢氟酸。

8.根据权利要求1的蚀刻剂组合物，其中该含硼化合物包括选自H₃BO₃、B₂O₂、B₂O₃、B₄O₃、B₄O₅、KBO₂、NaBO₂、HBO₂、H₂B₄O₇、Na₂B₄O₇·10H₂O、KB₅O₈·4H₂O、BN、BF₃、BCl₃和BBr₃组成的组中的至少一种化合物。

Images