CN102569058A - 用于欧姆接触层的刻蚀剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本文公开一种用于欧姆接触层的刻蚀剂组合物，以所述组合物的总重量计，所述组合物包括：过氧化氢5～30wt％、含氟化合物0.01～5wt％、可溶于水的环胺化合物0.1～5wt％、无机酸0.1～10wt％和余量的水。
Description
技术领域
本发明涉及用于欧姆接触层的刻蚀剂组合物。
背景技术
在半导体装置和平板显示装置中，形成欧姆接触层以减少半导体层和源/漏电极的电阻，所述欧姆接触层通常由掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)组成。刻蚀工艺对形成欧姆接触层是必要的，欧姆接触层通常由干法刻蚀工艺形成。然而，干法刻蚀工艺因为需要昂贵的设备并不经济实用，且其因为需要很长时间而不具有生产性。
发明内容
因此，对本发明进行设计以解决上述问题，且本发明的目的是提供一种刻蚀剂组合物，借此能够用湿法刻蚀欧姆接触层。
本发明的另一目的是提供一种刻蚀剂组合物，能够提高经济效率和生产率。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种刻蚀剂组合物，以组合物的总重量计，所述组合物包括：过氧化氢(H2O2)5～30wt％、含氟化合物0.01～5wt％、可溶于水的环胺化合物0.1～5wt％、无机酸0.1～10wt％和余量的水。
本发明另一方面提供一种平板显示装置，其包括由刻蚀剂组合物所刻蚀的欧姆接触层。
附图说明
由以下详细说明结合附图将更加清晰地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，其中：
图1和图2显示了由实例1的刻蚀剂组合物刻蚀掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的断面的照片；及
图3和图4显示了由比较实例1的刻蚀剂组合物刻蚀掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的断面的照片。
具体实施方式
在下文中，将详细阐述本发明。
本发明的刻蚀剂组合物用于刻蚀欧姆接触层，优选地刻蚀掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层。这里，n型杂质是属于周期表的5B族的元素。n型杂质的实例可包括P、As、Sb等。
本发明用于欧姆接触层的刻蚀剂组合物包括过氧化氢(H2O2)、含氟化合物、可溶于水的环胺化合物、无机酸和水。
本发明刻蚀剂组合物中所包含的过氧化氢(H2O2)是用于刻蚀欧姆接触层的主要的氧化剂。以组合物的总量计，过氧化氢(H2O2)在组合物中的含量为5～30wt％、优选7～25wt％。当过氧化氢的含量低于5wt％时，组合物的刻蚀能力变得不足，而当过氧化氢的含量高于30wt％时，其刻蚀速率过度增大，使得过程控制变得困难。
本发明刻蚀剂组合物中所包含的含氟化合物是通过水离解以产生氟离子(F+)的化合物。由于含氟化合物影响硅(其是欧姆接触层的组成成分之一)的刻蚀速率，因此含氟化合物用于增加欧姆接触层的刻蚀速率。
以组合物的总量计，含氟化合物在组合物中的含量为0.01～5wt％、优选0.05～1wt％。当含氟化合物的含量低于0.01wt％时，欧姆接触层的刻蚀速率变慢。同样，当含氟化合物的含量高于5wt％时，组合物的刻蚀能力并没有提高，且会刻蚀布置于欧姆接触层下面的数据线金属薄膜从而引起线路短路，从而造成工艺缺陷。
对含氟化合物没有特别限制，只要其能够用于相关领域即可。然而，含氟化合物可选自由HF、NaF、NH4F、NH4BF4、NH4FHF、KF、KHF2、AlF3和HBF4组成的组，优选NH4FHF。
本发明刻蚀剂组合物中所包含的可溶于水的环胺化合物用于在刻蚀欧姆接触层的过程中保护布置于欧姆接触层上的铜基金属线。在刻蚀欧姆接触层的过程中必须要对布置于欧姆接触层上的薄膜进行保护的原因如下：一般而言，先在欧姆接触层上形成源/漏电极，然后再实施刻蚀欧姆接触层的工艺。因此，在刻蚀欧姆接触层的过程中，对源/漏电极的损害需降到最小。因此，刻蚀剂组合物需要包含用于保护源/漏电极的组分。在本发明中，刻蚀剂组合物包含可溶于水的环胺化合物的原因在于，源/漏电极一般由铜基金属组成。
以组合物的总量计，可溶于水的环胺化合物在组合物中的含量为0.1～5wt％、优选0.1～1wt％。当可溶于水的环胺化合物的含量低于0.1wt％时，布置于欧姆接触层上的铜基金属线被刻蚀，从而造成线路断开。另外，当可溶于水的环胺化合物的含量高于5wt％时，欧姆接触层的刻蚀速率变慢，且因此在欧姆接触层上形成残余物。
对可溶于水的环胺化合物没有特别限制，只要其能够用于相关领域即可。然而，优选地，可溶于水的环胺化合物是具有1至30个碳原子的可溶于水的环胺化合物。可溶于水的环胺化合物可选自由下列化合物组成的组：苯并三唑化合物、氨基四唑化合物、咪唑化合物、吲哚化合物、嘌呤化合物、吡唑化合物、吡啶化合物、嘧啶化合物、吡咯化合物、吡咯烷化合物和吡咯啉化合物。这里，氨基四唑化合物的实例可包括氨基四唑、5-氨基-1-苯基四唑、5-氨基-1(1-萘基)四唑、1-甲基-5-氨基四唑、1，5-二氨基四唑等。在这些氨基四唑化合物中，最优选氨基四唑。
本发明刻蚀剂组合物中所包含的无机酸通过控制组合物的pH(即通过降低组合物的pH)防止过氧化氢(H2O2)分解，从而营造一个可刻蚀欧姆接触层的环境。
以组合物的总量计，无机酸在组合物中的含量为0.1～10wt％、优选0.1～1wt％。当无机酸的含量低于0.1wt％时，控制组合物pH的能力降低，以致欧姆接触层的刻蚀速率降低，从而加速过氧化氢(H2O2)的分解。此外，当无机酸的含量高于10wt％时，欧姆接触层的刻蚀速率增大，但组合物会对布置于欧姆接触层下面的薄膜产生不利影响，并降低化欧姆接触层的线性。
本发明刻蚀剂组合物中所包含的水作为均衡而加入，以使组合物的总量为100wt％。对水没有任何特别限制，但优选使用去离子水。较为优选地，使用比电阻为18MΩ·cm或以上(其表示水中离子去除的程度)的去离子水。
为了提高本发明用于欧姆接触层的刻蚀剂组合物的刻蚀能力，刻蚀剂组合物可进一步包含相关领域中普遍习知的添加剂。优选地，以组合物的总量计，添加剂的含量为0.0001～0.01wt％。
添加剂的实例可包括表面活性剂、金属离子封锁剂(blocking agent)、防腐剂等。这里，表面活性剂通过降低表面张力来增加刻蚀均匀性。表面活性剂的实例可包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂。此外，可使用基于氟的表面活性剂作为表面活性剂。
本发明提供一种平板显示装置，该平板显示装置使用用于欧姆接触层的刻蚀剂组合物而制造。平板显示装置可以是液晶显示装置或有机电致发光装置。
本发明刻蚀剂组合物可通过湿法刻蚀工艺刻蚀欧姆接触层。此外，本发明刻蚀剂组合物可提高经济效率和生产率。
在下文中，将参照以下实例更加详细地阐述本发明。然而，这些实例仅用以阐释本发明，本发明的范围并不受限于此。本领域技术人员在本发明范围内可对这些实例适当地进行修改和改变。
实例1至3和比较实例1至8：刻蚀剂组合物的制备
根据下表1中所给出的组分和组成比制备刻蚀剂组合物，每一个刻蚀剂组合物的重量为6kg。
【表1】
B-1：NH4F B-2：HF
B-3：NaF B-4：NH4BF4
B-5：KF B-6：KHF2
C-1：氨基四唑 C-2：5-氨基-1-苯基四唑
C-3：苯并三唑 C-4：吲哚
C-5：吡咯 C-6：吡咯啉
D-1：盐酸 D-2：硫酸
D-3：硝酸 D-4：磷酸
测试实例：评价刻蚀剂组合物的特性评价
使用上表1中所给出的刻蚀剂组合物实施刻蚀掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的过程。在该刻蚀过程中，将每个刻蚀剂组合物的温度设定在约30℃，但若需要，刻蚀剂组合物的最佳温度可视其它过程条件而变化。其刻蚀时间可视其刻蚀温度而变化，且一般可为30～180秒。在该测试中，刻蚀过程实施60秒。使用SEM(型号：S-4700，由Hitachi Alc公司制造)检验在该刻蚀过程中刻蚀的掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的剖面，其结果在下表2中给出。
【表2】
| 刻蚀能力 | 剖面 | 残余物出现 | |
| 实例1 | 可能 | 良好 | X |
| 实例2 | 可能 | 良好 | X |
| 实例3 | 可能 | 良好 | X |
| 比较实例1 | 不可能 | 较差 | O |
| 比较实例2 | 不可能 | 较差 | O |
| 比较实例3 | 不可能 | 较差 | O |
| 比较实例4 | 可能 | 较差 | X |
| 比较实例5 | 可能 | 较差 | O |
| 比较实例6 | 可能 | 较差 | O |
| 比较实例7 | 可能 | 较差 | O |
| 比较实例8 | 可能 | 较差 | O |
参照表2，可以看出，实例1至3的刻蚀剂组合物对掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层具有极好的刻蚀特性，由实例1至3的刻蚀剂组合物刻蚀的掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的剖面良好，且没有出现残余物。因此，可以推断，针对掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层，本发明刻蚀剂组合物能够提供极好的锥形剖面(taper profile)、线性图案和最佳的刻蚀速率。
进一步，参照表2，可以看出，比较实例1至3的刻蚀剂组合物不能刻蚀掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层，比较实例4至8的刻蚀剂组合物可刻蚀掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层，但其刻蚀的掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的剖面较差，且比较实例5至8的刻蚀剂组合物在刻蚀掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层后产生残余物。因此，难以将比较实例1至8的刻蚀剂组合物应用于刻蚀掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的过程。
同时，图1和图2显示了由实例1的刻蚀剂组合物所刻蚀的掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的断面的照片。
参照图1和图2，可以看出，实例1的刻蚀剂组合物对掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层具有极好的刻蚀特性，由实例1的刻蚀剂组合物所刻蚀的掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的剖面良好，且没有出现残余物。因此，可以推断，针对掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层，本发明刻蚀剂组合物能够提供极好的锥形剖面、线性图案和最佳的刻蚀速率。
图3和图4显示了由比较实例1的刻蚀剂组合物所刻蚀的掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的断面的照片。
参照图3，可以看出，比较实例1的刻蚀剂组合物对掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的刻蚀剖面较差。另外，参照图4，可以看出，比较实例1的刻蚀剂组合物在刻蚀掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层后产生残余物。因此，难以将比较实例1的刻蚀剂组合物应用于刻蚀掺有n型杂质的氢化非晶硅(n+a-Si:H)层的过程。
如上所述，本发明刻蚀剂组合物可湿法刻蚀欧姆接触层。此外，本发明刻蚀剂组合物可提高经济效率和生产率。
尽管出于阐释的目的公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员应了解，在不背离如所附权利要求书所揭示的本发明的范围和精神内，对本发明所做的各种改进、增加和替代都是可能的。
Claims (6)
1.一种用于欧姆接触层的刻蚀剂组合物，其特征在于，以所述组合物的总重量计，所述组合物包括：
过氧化氢5～30wt％；
含氟化合物0.01～5wt％；
可溶于水的环胺化合物0.1～5wt％；
无机酸0.1～10wt％；及
余量的水。
2.根据权利要求1所述的刻蚀剂组合物，其特征在于，所述欧姆接触层是掺有n型杂质的氢化非晶硅层。
3.根据权利要求1所述的刻蚀剂组合物，其特征在于，所述含氟化合物选自由HF、NaF、NH4F、NH4BF4、NH4FHF、KF、KHF2、AlF3和HBF4组成的组。
4.根据权利要求1所述的刻蚀剂组合物，其特征在于，所述可溶于水的环胺化合物选自由下列化合物组成的组：苯并三唑化合物、氨基四唑化合物、咪唑化合物、吲哚化合物、嘌呤化合物、吡唑化合物、吡啶化合物、嘧啶化合物、吡咯化合物、吡咯烷化合物和吡咯啉化合物。
5.根据权利要求1所述的刻蚀剂组合物，其特征在于，所述无机酸选自由盐酸、硫酸、硝酸和磷酸组成的组。
6.一种平板显示装置，其特征在于，所述平板显示装置包括由权利要求1所述的刻蚀剂组合物所刻蚀的欧姆接触层。
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