CN102648269A - 用于单层钼膜的蚀刻剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于单层钼膜的蚀刻剂组合物，基于所述组合物的总重，包括：5～25wt％的过氧化氢(H2O2)；0.5～3wt％的环胺化合物；0.5～5wt％的添加剂，所述添加剂包括选自由柠檬酸二氢钠、柠檬酸氢二钠、磷酸氢二钠、柠檬酸三钠，和醋酸盐组成的组中的至少一种；和余量水。

Description

用于单层钼膜的蚀刻剂组合物
技术领域
本发明涉及一种用于单层钼膜的蚀刻剂组合物。
本申请要求在2009年11月16日提交的第10-2009-0110138号韩国专利申请的利益，在此将该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本申请中。
背景技术
半导体设备或平板显示器包括TFT或类似物。TFT包括栅极电极与源极/漏极电极。形成这些电极的方法包括金属成膜工艺、光刻工艺和蚀刻工艺。这种方法可进一步包括各单个单元工艺之前和之后进行的清洗工艺。在此，金属成膜工艺通过溅射进行。此外，光刻工艺包括将光刻胶材料涂于金属膜上，曝光和显影光刻胶材料的选定区域的步骤。此外，蚀刻工艺通常为使用等离子体的干蚀刻工艺或使用蚀刻剂的湿蚀刻工艺。
与此同时，TFT的栅极电极和源极/漏极电极通常由具有低电阻的铝制得。然而，由于铝导致小丘现象，铝膜可能会由于小丘现象从而导致与另一个导电层短路。此外，铝开始与氧化层接触后会形成绝缘层。因此，使用钼(Mo)形成TFT的栅极电极和源极/漏极电极的方法已经被提出了。可以用干蚀刻或湿蚀刻蚀刻钼。国内外的专利公开了用于湿蚀刻中的蚀刻剂组合物。
例如，第4,693,983号美国专利公开了一种用于钼金属膜的蚀刻剂组合物，该组合物包括氰化铁和硫酸铁。然而，该蚀刻剂组合物的问题在于难以处理废液，以及难以获得实际使用所必需的倾斜角度。此外，第5,693,983号美国专利提出了用于形成电极的金属膜，特别是，用于形成TFT的栅极电极和源极/漏极电极的金属膜，使用钼(Mo)代替铝(Al)。然而，上述专利文件只描述了干蚀刻，并没有描述湿蚀刻。此外，韩国未审查的专利公开号为2000-0014088公开了用于单层钼膜的蚀刻剂组合物，该组合物包括作为主要成分的过氧化氢。然而，问题是，因为蚀刻层数较小，所以难以将该组合物付诸实际使用。
因此，这就需要发展一种能有效地用湿蚀刻来蚀刻钼，并能大量生产的蚀刻剂组合物。
发明内容
相应的，本发明用于解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于单层钼膜的蚀刻剂组合物，所述蚀刻剂组合物能湿蚀刻用于半导体设备的，特别是TFT的栅极电极和源极/漏极电极的钼。
本发明的另一个目的是提供一种用于单层钼膜的蚀刻剂组合物，所述蚀刻剂组合物可以简化蚀刻工艺、提高生产率以及具有优异的蚀刻特性。
本发明还有另一个目的是提供一种非常经济的用于单层钼膜的蚀刻剂组合物，所述蚀刻剂组合物不需要高价设备，并能利于大面积使用。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于单层钼膜的蚀刻剂组合物，基于所述组合物的总重，包括：5～25wt％的过氧化氢(H2O2)；0.5～3wt％的环胺化合物；0.5～5wt％的添加剂，所述添加剂包括选自由柠檬酸二氢钠、柠檬酸氢二钠、磷酸氢二钠、柠檬酸三钠，和醋酸盐组成的组中的至少一种；和余量水。
如上所述，本发明所述的用于单层钼膜的蚀刻剂组合物，由于能湿蚀刻单层钼膜，所以所述蚀刻剂组合物可以简化蚀刻工艺，提高生产率。此外，这些蚀刻剂组合物能快速蚀刻单层钼膜，并且既不损坏下层膜，也不损坏设备。此外，因为此蚀刻剂组合物能均匀蚀刻单层钼膜，所以具有优异的蚀刻特性。此外，由于此蚀刻剂组合物不需要高价设备，并利于大面积使用，所以非常经济。
具体实施方式
下文中，将详细描述本发明。
根据本发明所述的用于单层钼膜的蚀刻剂组合物包括过氧化氢(H2O2)、环胺化合物、添加剂、和余量水。
根据本发明所述的用于单层钼膜的蚀刻剂组合物不包括氟化合物。因为蚀刻剂组合物不包括氟化合物，所以蚀刻剂组合物不影响用在玻璃基板、绝缘膜或半导体层中的硅层。
在本发明中，单层钼膜可以是钼膜或钼合金膜。
本发明的蚀刻剂组合物中所含的过氧化氢(H2O2)用于氧化钼。过氧化氢(H2O2)的含量为基于所述组合物总重的5～25wt％，优选，10～20wt％。当其量满足上述范围时，可防止减少钼的蚀刻速率，从而蚀刻最佳用量的钼，并且钼的蚀刻剖面变得优秀。相比之下，当其量偏离上述范围时，钼被过度蚀刻，以致图案损失，或金属布线(电极)的功能损失。
因为本发明的蚀刻剂组合物中所含的环胺化合物与蚀刻后残留的钼离子一起形成稳定的化合物，所以所述环胺化合物用于增加蚀刻基板层数。所述环胺化合物的含量为基于所述组合物总重的0.5～3wt％，优选，1～2wt％。当其量满足上述范围时，在其最小量时被蚀刻的基板层数会增加。
所述环胺化合物可为选自由氨基四唑、苯并三唑、咪唑、吲哚、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、四氢吡咯和吡咯啉组成的组中的至少一种。
本发明的蚀刻剂组合物中所含的添加剂包括选自由柠檬酸二氢钠、柠檬酸氢二钠、磷酸氢二钠、柠檬酸三钠，和醋酸盐组成的组中的至少一种。在此，醋酸盐可以为醋酸钠。
所述添加剂用于控制所述蚀刻剂组合物的pH值，这样过氧化氢(H2O2)能有效地氧化钼膜。所述添加剂的含量为基于所述组合物总重的0.5～5wt％，优选，1～3wt％。当其量满足上述范围时，可用其最小量控制所述蚀刻剂组合物的pH。
本发明的蚀刻剂组合物中所含的水为用于半导体工艺中的去离子水，优选18MΩ/cm或更高比电阻的水。所含的水作为余量，以使所述蚀刻剂组合物的总重量为100wt％。
除了上述组分外，本发明的蚀刻剂组合物可进一步包括选自由蚀刻调节剂、表面活性剂、金属离子阻断剂、和防腐剂组成的组中的至少一种。
本发明所述的蚀刻剂组合物能更有效地用于蚀刻单层钼膜。
下文中，将根据以下实施例和测试例详细描述本发明。但是，本发明的范围不限于这些实施例。
实施例1至3和对比例1：制备蚀刻剂组合物
制备180kg各蚀刻剂组合物的组分和组成比见下表1。
[表1]
Figure GSB00000847993900031
测试例：评估蚀刻剂组合物的特性
将氮化硅(SiNx)层沉积于玻璃基板上。随后，将单层钼膜涂于氮化硅(SiNx)层上。随后，通过进行光刻工艺在单层钼膜上形成光刻胶。此后，用金刚石刀切断带有光刻胶的玻璃基板以制作样品，每个样品具有550×650毫米的尺寸。
<评估蚀刻特件>
将实施例1至3和对比例1的蚀刻剂组合物放入喷淋式蚀刻机(型号：ETCHER(TFT)，SEMES公司制造)中，加热到设定温度25℃，当温度达到30±0.1℃时，进行蚀刻工艺。以过度蚀刻方式进行蚀刻，这样总蚀刻时间较EPD时间增加了40％，随后，将样品放入喷淋式蚀刻机中，然后进行蚀刻。然后，将蚀刻过的样品从喷淋式蚀刻机中取出，用去离子水清洗，用热风干燥机干燥，然后用光刻胶剥离剂去除光刻胶。随后，用扫描电子显微镜(SEM)(型号：S-4700，Hitachi公司制造)评估这些样品的蚀刻特性，其结果如下表2所示。
<评估蚀刻层数>
将预定量的钼粉添加到每个实施例1至3和对比例1的蚀刻剂组合物中，然后融化。此后，使用这些组合物进一步蚀刻样品，并评估其蚀刻特性。在本例中，当第一次蚀刻特性的评估结果与这些蚀刻特性的评估结果之间的差异为10％或以下时，即，当CD偏斜和倾斜角度之间的差异为10％或以下时，将预定量的钼粉进一步添加到每个这些蚀刻剂组合物中，然后融化。然后，使用这些组合物进一步蚀刻样品，并进一步评估其蚀刻特性。此后，当第一次蚀刻特性的评估结果与这些蚀刻特性的评估结果之间的差异为10％以上时，即，当CD偏斜和倾斜角度之间的差异为10％以上时，不再使用这些蚀刻剂组合物，其结果如下表2所示。基于钼(Mo)在每个蚀刻剂组合物中的浓度进行其评估，这些蚀刻剂组合物的蚀刻特性评估结果与第一次蚀刻特性评估结果不同，并且这些蚀刻剂组合物的蚀刻特性评估结果变差。
[表2]
  蚀刻特性   蚀刻层数的评估
  实施例1   ◎   ◎
  实施例2   ◎   ◎
  实施例3   ○   ◎
  对比例1   ○   X
<蚀刻特性>
◎：非常优异(CD偏斜：≤0.5μm，倾斜角度：40°～60°)，
○：优异(CD偏斜：≤0.3μm，倾斜角度：20°～40°)
△：良好(CD偏斜：≤0.1μm，倾斜角度：10°～20°)
×：较差(金属膜被损失并形成残渣)，
<蚀刻层数的评估>
◎：非常优异(Mo的浓度：1800ppm或以上)，
○：优异(Mo的浓度：1200ppm或以上)
△：良好(Mo的浓度：600ppm或以上)
×：较差(Mo的浓度：小于600ppm)，
参照上述表2，可以看出，所有实施例1至3和对比例1的蚀刻剂组合物具有优异的蚀刻特性。然而，评估蚀刻层数的测试结果可以看出，就实施例1至3而言，即使当MO的浓度为1800ppm或以下，蚀刻特性评估结果与其第一次蚀刻特性评估结果的差异不明显；但是，就对比例1而言，因为Mo的浓度小于600ppm，所以其蚀刻特性较差。

Claims (4)

1.一种用于单层钼膜的蚀刻剂组合物，基于所述组合物的总重，包含：
5～25wt％的过氧化氢(H2O2)；
0.5～3wt％的环胺化合物；
0.5～5wt％的添加剂，所述添加剂包括选自由柠檬酸二氢钠、柠檬酸氢二钠、磷酸氢二钠、柠檬酸三钠和醋酸盐组成的组中的至少一种；和
余量的水。
2.根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其特征在于，所述环胺化合物的含量为所述组合物总重的1～2wt％。
3.根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其特征在于，所述环胺化合物为选自由氨基四唑、苯并三唑、咪唑、吲哚、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、四氢吡咯和吡咯啉组成的组中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其特征在于，所述组合物不包括氟化合物。
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