CN101812688A - 一种刻蚀液及刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种刻蚀液，其成分以其总重量为基准，包括：硝酸铈氨5～30wt％，磷酸10～40wt％，硝酸2～20wt％。采用根据本发明的刻蚀液在刻蚀氧化铟锡电极表面的铝、铬复合金属沉积层的同时，对氧化铟锡电极的损伤较小。
Description
技术领域
本发明涉及一种刻蚀液，以及使用这种刻蚀液的刻蚀方法。
背景技术
金属铝以其良好的导电性而常被用来在氧化铟锡(ITO)基板表面形成电路。然而，由于纯铝或铝合金本身的一些问题，常用金属铬或铬合金与铝或铝合金一起在ITO表面形成铝、铬复合金属沉积层，然后经刻蚀形成电路。例如，由于纯铝或铝合金强度不高，制作电路时容易被划伤造成断路，故常在铝或者铝合金沉积层上面镀制一层保护作用的铬或铬合金；另外，铝或铝合金直接镀制在ITO上时附着力较低，所以在铝或铝合金层下镀一层铬或铬合金以改善铝或铝合金层在ITO上的附着力。复合金属沉积层形成之后，用刻蚀液刻蚀掉金属，形成所需的电路，在此过程中，刻蚀液对ITO电极造成的损伤(主要指刻蚀前后ITO方阻的变化)应尽可能小。
然而，由于铬在酸中容易钝化，且采用现有技术的刻蚀液对ITO的损伤一般较大(刻蚀前后ITO方阻的变化大于20Ω/□)，所以现有技术没有提供刻蚀上述铝、铬复合金属沉积层，同时对ITO损伤较小的刻蚀液和刻蚀工艺。
发明内容
为解决现有技术不能同时解决对氧化铟锡(ITO)表面的铝、铬复合金属沉积层进行刻蚀以形成电路，同时对ITO损伤较小的技术问题，本发明提供一种刻蚀液，其成分以其总重量为基准，包括：
硝酸铈氨 5～30wt％，
磷酸 10～40wt％，
硝酸 2～20wt％。
另外，本发明还提供一种采用上述刻蚀液的刻蚀方法，包括将已经沉积了铝、铬复合金属沉积层的氧化铟锡基板浸于根据本发明的刻蚀液中，直到铝、铬复合金属沉积层完全刻蚀掉，然后取出水洗直到水洗液的PH值呈中性，最后干燥；所述铝、铬复合金属沉积层包括铝或铝合金与铬或铬合金分别在氧化铟锡表面沉积形成的层叠金属沉积层。
本发明的有益效果：能够刻蚀铝、铬复合金属沉积层，且刻蚀过程中对ITO电极的损害较小：刻蚀前后ITO方阻的变化小于20Ω/□。
具体实施方式
下面详细介绍本发明。
本发明具体实施方式提供一种刻蚀液，其成分以其总重量为基准，包括：
硝酸铈氨 5～30wt％，
磷酸 10～40wt％，
硝酸 2～20wt％。
上述3种物质均必不可少，且其在非水电解液中的浓度(本发明中提到的浓度指以刻蚀液的总重量为基准，物质的重量百分含量)均应满足上述要求，否则不能在对铝、铬复合金属沉积层进行刻蚀的同时保证刻蚀前后ITO的方阻变化不超过20Ω/□。若上述3种物质之一浓度过大，刻蚀过程会对ITO膜造成较大损害(本发明中指刻蚀前后浓度过大，刻蚀过程会对ITO膜造成较大损害(本发明中指刻蚀前后ITO方阻变化较大，超过20Ω/□)，不能完成本发明；浓度过小，则刻蚀速度明显降低，不能满足生产需要。
这里简要介绍一下ITO等薄膜状导电材料的方租。方阻就是方块电阻，就是指导电材料单位厚度单位面积上的电阻值，简称方阻(R□)，单位为欧姆/平方米/密耳，通常以Ω/□表示。其中，1密耳＝25μm。简单的讲，方块电阻就是材料表面一个正方形的边与边之间的电阻值。方块电阻有一个特性，即任意大小的正方形边到边的电阻都是一样的，不管边长是1米还是0.1米，它们的方阻都是一样，这样方阻仅与导电膜的厚度等因素有关。一般用四探针测试仪来测试材料的方阻，这是本领域的现有技术，在此不赘述。
另外，当硝酸铈氨的重量百分含量高于30wt％，或磷酸的重量百分含量高于40wt％时，铝或铝合金的刻蚀速度比铬或铬合金的刻蚀速度快，导致形成的电路厚度均一性较差，且对ITO的损伤较大。
发明人还发现，磷酸的重量百分含量小于10wt％时，会在ITO上留下刻蚀残渣，不能满足生产需要，故磷酸的重量百分含量应不小于10wt％。
硝酸的重量百分含量高于20wt％时，铝或铝合金在刻蚀液中很快钝化，影响刻蚀；硝酸的重量百分含量小于2wt％时，硝酸铈氨在水溶液中水解，对刻蚀不利。
根据本发明的刻蚀液的成分优选如下：
硝酸铈氨 8～25wt％，
磷酸 15～35wt％，
硝酸 5～15wt％，
阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂 3～7wt％。
阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂的加入可以提高刻蚀液对金属的侵润性，且非离子表面活性剂和Ce4+对铝有缓蚀协合作用，所以优选添加阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂表面活性剂。发明人发现，当阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂浓度大于10wt％时，分别以十二烷基苯磺酸钠、油酸和十二烷基苯磺酸钠与油酸以质量比1∶1混合使用为例，溶液中产生大量气泡，刻蚀速度降低；当浓度小于2wt％时，表面活性剂的作用表现不出来，故阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂的含量优选2～10wt％，更优选3～7wt％。阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂组合使用时，二者的配比没有特殊限制，只要二者的总重量分数在2～10wt％即可。
所述阴离子表面活性剂的选择没有特别限制，可选常见的阴离子表面活性剂，例如十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、三乙醇胺皂、碱金属皂、碱土金属皂、脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物、烷基萘磺酸化物等，优选十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸钠的至少一种。
所述非离子表面活性剂的选择没有特别限制，可选常见的非离子表面活性剂，例如油酸、硬脂酸、月桂酸、硫酸化油、高级脂肪醇硫酸脂，优选油酸、月桂酸中的至少一种。一种采用根据本发明的刻蚀液对ITO表面的铝、铬复合金属沉积层进行刻蚀以形成电路的刻蚀方法，包括如下步骤：将已经沉积了铝、铬复合金属沉积层的氧化铟锡基板浸于根据本发明的刻蚀液中，直到铝、铬复合金属沉积层完全刻蚀掉，然后取出水洗直到水洗液的PH值呈中性，最后干燥；所述铝、铬复合金属沉积层包括铝或铝合金与铬或铬合金分别在氧化铟锡电极表面沉积形成的层叠金属沉积层。
温度对刻蚀影响不大，温度低时刻蚀速度较慢，温度过高刻蚀液挥发严重，优选的温度是40～60℃。刻蚀时间由刻蚀液成分、温度、金属沉积层厚度以及沉积层的合金组分共同决定，时间以金属沉积层完全刻蚀掉为限，本领域技术人员经过有限次的试验即可确定刻蚀时间。金属沉积层的厚度根据实际需要选择，对根据本发明的刻蚀液的成分和刻蚀过程基本无影响。
实施例1
在ITO电极上通过磁控溅射按次序分别形成50nm的铬镍合金层、1.7um的铝镁合金层和50nm的铬镍合金层。然后按照预定的电路使用抗蚀剂对沉积有上述金属层的ITO电极进行布图，最后，将完成布图的ITO电极在60℃下浸渍到如表1所示的成分的刻蚀液中，10min后取出，用去离子水清洗，直到水洗液PH＝7为止，最后用氮气吹干。结果如表1所示。
实施例2
按照实施例1的方法，不同的是刻蚀液的配方，且复合金属沉积层从下到上依次为：铬铜合金层45nm，铝锌合金层2.0um，铬铜合金层45nm。
实施例3
按照实施例1的方法，不同的是刻蚀液的配方，且复合金属沉积层从下到上依次为：纯铬层52nm，纯铝层1.5um，纯铬层50nm。
实施例4～7
按照实施例1的方法，不同的是刻蚀液的配方。各实施例的刻蚀液的配方如下表1所示。
对比例1～3
按照实施例1的方法，不同的是刻蚀液的配方。各对比例的刻蚀液的配方如下表1所示。
测试方法：
ITO方阻：KDY-1型四探针电阻率/方阻测试仪测定
表1
通过表1可以看出：
1.可以采用根据本发明的刻蚀液，对氧化铟锡(ITO)电极表面的铝、铬复合金属沉积层进行刻蚀，从而在ITO表面形成电路。并且，刻蚀前后对ITO的损伤(即刻蚀前后ITO的方阻变化)较小，不超过20Ω/□。
2.采用根据本发明优选方案的刻蚀液(实施例4、6)，刻蚀前后ITO的方阻变化更小，不超过15Ω/□。
Claims (7)
1.一种刻蚀液，其成分以其总重量为基准，包括：
硝酸铈氨 5～30wt％，
磷酸 10～40wt％，
硝酸 2～20wt％。
2.根据权利要求1的刻蚀液，还含有阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂。
3.根据权利要求3的刻蚀液，所述阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂的含量为：以所述刻蚀液总重量计，2～10wt％。
4.根据权利要求3的刻蚀液，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求3的刻蚀液，所述非离子表面活性剂选自油酸、月桂酸中的至少一种。
6.根据权利要求3的刻蚀液，成分如下：
硝酸铈氨 8～25wt％，
磷酸 15～35wt％，
硝酸 5～15wt％，
阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂 3～7wt％。
7.一种刻蚀方法，包括将已经沉积了铝、铬复合金属沉积层的氧化铟锡电极浸泡于根据权利要求1～6任意一项的刻蚀液中，直到铝、铬复合金属沉积层完全刻蚀掉，然后取出水洗直到水洗液的PH值呈中性，最后干燥；所述铝、铬复合金属沉积层包括铝或铝合金与铬或铬合金分别在氧化铟锡电极表面沉积形成的层叠金属沉积层。
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