CN105970227A - 蚀刻剂组合物和利用它形成金属图案的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了蚀刻剂组合物和利用它形成金属图案的方法，所述蚀刻剂组合物包含磷酸、硝酸、乙酸、硫酸和水以便蚀刻包含铝合金和钼合金的多层。所述蚀刻剂组合物能够一步蚀刻被构造成顺序形成钼合金层、铝合金层、钼合金层和钼合金氧化物层的多层，并可防止光刻胶破裂和尖端形成。

Description

蚀刻剂组合物和利用它形成金属图案的方法
技术领域
本发明涉及蚀刻剂组合物，其包含磷酸、硝酸、乙酸、硫酸和水以便蚀刻包含铝合金和钼合金的多层，以及利用所述蚀刻剂组合物形成金属图案的方法。
背景技术
在制作薄膜晶体管-液晶显示器(TFT-LCD)阵列中，在基板上形成金属线路通常包括利用溅射形成金属层、施加光刻胶、进行曝光和显影使得在选定的区域上形成光刻胶、和进行蚀刻，在其各个独立的工序前后进行净化工序。进行蚀刻工序使得利用所述光刻胶作为掩模在选定的区域上留下所述金属层，并且所述蚀刻工序可包括利用等离子体等的干蚀刻、或利用蚀刻液的湿蚀刻。作为TFT-LCD的线路材料的金属通常是铝或铝合金。纯铝对化学品的耐受性低并且在后续加工中可引起线路粘合问题。因此，优选有用的是铝合金，或者被构造成顺序形成铝或铝合金层和由例如钼、铬、钨、锡等制成的另一个金属层的多层结构。
例如，钼/铝双层可利用主要由磷酸组成的铝蚀刻蚀刻剂来蚀刻，由于所述两个层之间蚀刻速率的差异可发生钼的突出，这样的突出在后续加工中被干蚀刻。
当以这种方式提供多层结构形式的用于TFT-LCD线路的金属层时，所述湿法和干法二者都应用，因而通常减轻了这两种方法的弊病。
当钼/铝双层利用常规的铝蚀刻蚀刻剂湿蚀刻时，上钼层的蚀刻速率小于铝合金层的蚀刻速率，不利地导致差的轮廓，所述轮廓的横截面中上钼层突出于下铝层之外。由于这种差的轮廓，台阶覆盖在后续加工中可能变差，并且所述上层可在倾斜侧断开，或者所述上和下金属可能短路。在这种情况下，两步法通常以下述的方式实行：首先进行利用铝蚀刻蚀刻剂的湿蚀刻，然后对由于蚀刻速率不同而未被蚀刻并突出所述下层之外的上层进行干蚀刻，这不利地使过程复杂化，从而引起例如生产率差、成本高和产品受损的问题。在这方面，本申请人提交的韩国专利申请No.1999-0041119(韩国专利申请公布No.2001-0028729)，公开了主要由磷酸组成的蚀刻剂，其中特别设定了磷酸、硝酸和乙酸的组分比，由此可消除在横截面中上钼层突出于下铝合金层之外的差的轮廓，并且可获得达到了免去额外干蚀刻的程度的优异轮廓，从而与常规的两步法相比能够简单且经济地蚀刻。
然而，因为所述金属层以包括单层和多层、包含铝或铝合金和/或钼或钼合金的各种形式提供，并且另外，随着玻璃基板的尺寸增加，对利用常规蚀刻剂进行一步蚀刻造成了限制，并且可不利地形成尖端。
[引用列表]
[专利文献]
韩国专利申请公布No.2001-0028729
发明内容
因此，着眼于相关领域中存在的问题完成了本发明，本发明的目的是提供蚀刻剂组合物，其能够一步蚀刻被构造成顺序形成钼合金层、铝合金层、钼合金层和钼合金氧化物层的多层，并且防止光刻胶破裂和在上钼合金层中的尖端形成。
本发明提供了用于蚀刻多层的蚀刻剂组合物，其包含：50至70wt％的磷酸、6至8wt％的硝酸、5至25wt％的乙酸、2至4wt％的硫酸、和余量的水，其中包含的硝酸和硫酸的含量比为1.5至2.5:1，并且所述多层被构造成顺序形成钼合金层、铝合金层、钼合金层和钼合金氧化物层。
在示例性的实施方式中，所述钼合金层可以是钼-铌(MoNb)层，所述铝合金层可以是铝-钕(AlNd)层，并且所述钼合金氧化物层可包括选自钼-铌氧化物层(MoNbO)、钼-铌氮化物(MoNbN)层和钼-铌氧氮化物层中的至少一种，其中所述钼-铌氧氮化物是MoNbOxNy，其中MoNbOxNy层的x和y之和是1。
在另一种示例性的实施方式中，所述多层可用作触控面板的桥连导线。
在又一种示例性的实施方式中，所述蚀刻剂组合物还可包括选自表面活性剂、隐蔽剂和腐蚀抑制剂中的至少一种。
另外，本发明提供了形成金属图案的方法，所述方法包括：在基板上形成包括铝合金和钼合金的多层；和利用上述蚀刻剂组合物蚀刻所述多层。
在示例性的实施方式中，所述多层可被构造成顺序形成钼合金层、铝合金层、钼合金层和钼合金氧化物层。
在另一种示例性的实施方式中，可在液晶显示器的薄膜晶体管(TFT)阵列基板上形成所述金属图案。
根据本发明，所述蚀刻剂组合物能够一步蚀刻被构造成顺序形成钼合金层、铝合金层、钼合金层和钼合金氧化物层的多层，并可防止光刻胶破裂和在上钼合金层中的尖端形成。
附图说明
本发明的上述和其他目标、特征和优点将从以下结合附图的详细说明中更清楚地了解，所述附图中：
图1示出了利用实施例1的蚀刻剂组合物蚀刻的所述多层的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图2示出了利用比较例1的蚀刻剂组合物蚀刻的所述多层的SEM图像；
图3示出了利用比较例2的蚀刻剂组合物蚀刻的所述多层的SEM图像；
图4示出了利用比较例3的蚀刻剂组合物蚀刻的所述多层的SEM图像；和
图5示出了利用比较例4的蚀刻剂组合物蚀刻的所述多层的SEM图像；
具体实施方式
本发明涉及蚀刻剂组合物，其包含磷酸、硝酸、乙酸、硫酸和水以便蚀刻包括铝合金和钼合金的多层，以及利用所述蚀刻剂组合物形成金属图案的方法。根据本发明的蚀刻剂组合物包括特定含量比的硝酸和硫酸，因而能够一步蚀刻包含顺序形成的钼合金层、铝合金层、钼合金层和钼合金氧化物层的多层，并防止光刻胶破裂和在上钼合金层中的尖端形成。
在下文中，将给出本发明的详细说明。
本发明涉及蚀刻多层的蚀刻剂组合物，其包含：50至70wt％的磷酸、6至8wt％的硝酸、5至25wt％的乙酸、2至4wt％的硫酸、和余量的水，其中包含的硝酸和硫酸的含量比为1.5至2.5:1，并且所述多层被构造成顺序形成钼合金层、铝合金层、钼合金层和钼合金氧化物层。
所述多层可用作触控面板的桥连导线。在所述多层中，所述钼合金层可以是钼-铌(MoNb)层，所述铝合金层可以是铝-钕(AlNd)层，并且所述钼合金氧化物层可以包括选自钼-铌氧化物层(MoNbO)、钼-铌氮化物(MoNbN)层和钼-铌氧氮化物(MoNbOxNy)层中的至少一种，其中钼-铌氧氮化物(MoNbOxNy)层的x和y之和是1。
在所述蚀刻剂组合物中，磷酸起到氧化所述铝合金层的作用，并且基于所述组合物的总重量，包含的量为50至70wt％。如果磷酸的量小于50wt％，则可降低所述铝合金层的蚀刻速率，不利地产生蚀刻残余物。另一方面，如果磷酸的量大于70wt％，可过度增加铝合金层的蚀刻速率，而钼合金层的蚀刻速率可相对于此降低，因而在钼合金层中明显形成尖端。
在所述蚀刻剂组合物中，硝酸起到氧化所述铝合金层和钼合金层的表面的作用，并且基于所述组合物的总重量，包含的量为6.0至8.0wt％。如果硝酸的量小于6.0wt％，可降低钼合金层的蚀刻速率，不利地在所述钼合金层中形成尖端。另一方面，如果硝酸的量超过8.0％，则光刻胶可破裂，并因此可渗透化学品，不利地使所述钼合金层和铝合金层短路。此外，所述钼合金层和铝合金层可由于过蚀刻而损失，不利地失去桥连导线功能性。
为了除去所述钼合金层中的尖端，硝酸在所述蚀刻剂中与硫酸一起以特定的含量比包含在内，并且硝酸和硫酸优选以1.5至2.5:1的含量比包含在内。
在所述蚀刻剂组合物中，乙酸起到降低磷酸粘度的作用，并且基于所述组合物的总重量，包含的量为5至25wt％。如果乙酸的量小于5wt％，则可增加磷酸粘度，使得不可能得到均匀的蚀刻特性。另一方面，如果乙酸的量超过25wt％，则可降低磷酸的粘度，因此蚀刻速率可变得非常缓慢，此外，可遗留所述铝合金层和钼合金层，不利地引起缺陷。
在所述蚀刻剂组合物中，硫酸起到氧化所述钼合金层表面的作用，并且基于所述组合物的总重量，包含的量为2.0至4.0wt％。如果硫酸的量小于2.0wt％，可降低钼合金层的蚀刻速率，因而在所述钼合金层中形成尖端。另一方面，如果硫酸的量超过4.0％，则光刻胶可破裂，并因此可渗透化学品，不利地使所述钼合金层和铝合金层短路。此外，所述钼合金层和铝合金层可由于过蚀刻而损失，不利地失去桥连导线功能性。
在所述蚀刻剂组合物中，水优选是去离子水，其适合于半导体加工并具有18MΩ/㎝或更高的电阻率。
除上述组分之外，根据本发明的蚀刻剂组合物还可包含通常的添加剂。所述添加剂的例子可包括表面活性剂、隐蔽剂和腐蚀抑制剂。
所述表面活性剂负责降低表面张力，从而增加蚀刻均匀性。任何表面活性剂都可以使用，没有限制，只要它能够承受所述蚀刻剂并以相容的形式提供即可。其例子可包括阴离子、阳离子、两性和非离子型表面活性剂。所述表面活性剂以氟基表面活性剂为例。
所述添加剂不限于此，并且为了进一步提高本发明的效果，可以任选地添加本领域中已知的其他添加剂。
另外，本发明涉及形成金属图案的方法，所述方法包括：在基板上形成包括铝合金和钼合金的多层并利用本发明的蚀刻剂组合物蚀刻所述多层。
在本发明的优选实施方式中，所述多层被构造成顺序形成钼合金层、铝合金层、钼合金层和钼合金氧化物层。所述形成金属图案的方法可高效地用于制作液晶显示器的薄膜晶体管(TFT)阵列基板。
因此，利用所述蚀刻剂组合物蚀刻所述多层可以采用本领域已知的任何方法进行，例如浸渍、倾注等。所述蚀刻方法在20至50℃、并优选地30至45℃下进行。然而，蚀刻条件不限于此，并可以由本领域技术人员考虑其他加工条件和因素，根据需要适当改变。
即使当利用根据本发明的蚀刻剂组合物蚀刻大面积金属层或多层金属层时，也可以通过一步湿蚀刻法而不是常规的湿-干两步蚀刻法获得均匀的蚀刻轮廓，有利地满足成本和生产率要求。
本发明通过以下实施例、比较例和试验例来详细说明，提出它们仅仅是为了举例说明本发明，但本发明不限于所述实施例、比较例和试验例，并且可以被各种修改和变更。
实施例1和比较例1至4：蚀刻剂组合物的制备
利用在下面表1中显示的组分和量(wt％)制备蚀刻剂组合物。
[表1]
编号 磷酸 硝酸 乙酸 硫酸 水
实施例1 62 6 10 3 余量
比较例1 62 5 10 3 余量
比较例2 62 6 10 1 余量
比较例3 62 6 10 2 余量
比较例4 62 9 10 4 余量
试验例：蚀刻特性的评价
制备包含钼-铌(Nb)/铝合金/钼-铌(Nb)/钼-铌氧化物层(MoNbO)的四层基板。将实施例和比较例的各蚀刻剂组合物放中喷雾蚀刻机(ETCHER(TFT)，由SEMES制造)中，然后升温至40℃的温度。当温度达到40±0.5℃时，进行蚀刻工序。因此，过蚀刻(O/E)的程度基于垫部的端点检测(EPD)被设置为30％。所述基板被放在蚀刻机中，然后经受喷雾蚀刻工序。完成蚀刻后，所述基板从蚀刻机取出，用去离子水清洁，然后利用热风干燥机干燥，其后利用PR剥离剂除去光刻胶(PR)。清洁和干燥后，利用SEM(S-4700，由HITACHI制造)对蚀刻轮廓评价倾角、MoNb尖端、蚀刻残余物和PR破裂。结果在下面表2和图1至5中显示。
[表2]
编号 MoNb尖端 蚀刻残余物 PR破裂
实施例1 无 无 无
比较例1 有 无 无
比较例2 有 无 无
比较例3 有 无 无
比较例4 线路短路 无 有
从表2和图1至4显而易见，钼合金层中的尖端在实施例1中没有形成但在比较例1至3中形成。此外，在比较例4中PR破裂。
虽然已经出于说明性的目的公开了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员将领会，在不背离所附权利要求书中公开的本发明的范围和精神之下，各种修改、添加和是可能的。

Claims (7)

1.用于蚀刻多层的蚀刻剂组合物，其包含：50至70wt％的磷酸、6至8wt％的硝酸、5至25wt％的乙酸、2至4wt％的硫酸、和余量的水，
其中包含的硝酸和硫酸的含量比为1.5至2.5:1，并且
所述多层被构造成顺序形成钼合金层、铝合金层、钼合金层和钼合金氧化物层。
2.权利要求1的蚀刻剂组合物，其中所述钼合金层是钼-铌层，
所述铝合金层是铝-钕层，和
所述钼合金氧化物层包括选自钼-铌氧化物层、钼-铌氮化物层和钼-铌氧氮化物层中的至少一种，
其中所述钼-铌氧氮化物是MoNbOxNy，其中MoNbOxNy的x和y之和是1。
3.权利要求1的蚀刻剂组合物，其中所述多层用作触控面板的桥连导线。
4.权利要求1的蚀刻剂组合物，其还包含选自表面活性剂、隐蔽剂和腐蚀抑制剂中的至少一种。
5.形成金属图案的方法，包括：
在基板上形成包括铝合金和钼合金的多层；和
利用权利要求1的蚀刻剂组合物蚀刻所述多层。
6.权利要求5的方法，其中所述多层被构造成顺序形成钼合金层、铝合金层、钼合金层和钼合金氧化物层。
7.权利要求5的方法，其中所述金属图案在液晶显示器的薄膜晶体管阵列基板上形成。
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