CN106757033B - 一种铜或铜合金的选择性蚀刻液 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铜或铜合金的选择性蚀刻液，该蚀刻液包含过醋酸、三氟丙酮酸乙酯、二溴新戊二醇、乙二胺四乙酸、2,2‑双(4‑甲基苯基)六氟丙烷、4,4'‑(2,2,2‑三氟‑1‑三氟甲基)亚乙基双(1,2‑苯二甲酸)及水。该蚀刻液具有明显高的蚀刻效率和蚀刻选择性，对钼层几乎不蚀刻，而对铜层蚀刻率高。此外，本发明提供的蚀刻液在蚀刻过程中不会产生蚀刻残渣，具有重要的应用价值。

Description

一种铜或铜合金的选择性蚀刻液
技术领域
本发明属于金属表面化学处理领域，具体涉及一种铜或铜合金的选择性蚀刻液。
背景技术
近年来，随着薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)面板尺寸越做越大，金属导线电阻值不够低所产生的电阻电容(RC)延迟效应，会导致信号在传输的过程中产生扭曲失真，而影响面板画质的呈现。而随着加工图案的精细化程度的提高，在无配线延迟、不易断线等物理性质方面对用于半导体和液晶显示装置等的金属薄膜元件和电极配线、其他元件等使用的材料的要求也越来越高。在这种状况下，作为这样的元件等的材料，期待一种电阻值低、并且制成薄膜图案时的加工性良好等各特性优异的材料，而铜或铜合金作为这样的材料受到了注意，其使用最近一直在增加。利用电阻值低的铜金属来形成金属导线，可以有效降低RC延迟效应。然而，由于铜与玻璃基板的附着力不佳，且由于铜金属易于扩散，因此，往往需通过其他金属，如钼，来作为黏着层，来增加其与玻璃基板的附着力，并且作为阻障层来避免扩散的情形。
但是，复层金属的蚀刻并不容易。通常，必须采用两种以上的蚀刻液来进行两个以上的蚀刻步骤方能完成复层的蚀刻，这种方法相当耗时。若以传统封装产业常用的纯铜蚀刻液或面板业所使用的铝酸来进行蚀刻时，易产生电池效应，造成底切现象，且不易控制蚀刻速率，因此，无法获得良好的蚀刻结果。以往，铜或铜合金的元件等所使用的蚀刻液，通常使用胺或氨水等碱性蚀刻液或氯化铁水溶液、氯化铜水溶液、过硫酸盐水溶液、由硫酸和过氧化氢混合得到的酸性蚀刻液。使用这些蚀刻液通过湿蚀刻法使铜或铜合金元件形成图案时，要求蚀刻液不仅对铜或铜合金的蚀刻性均匀，还要求具有对铜或铜合金的选择蚀刻性，即，该蚀刻液能仅选择地且均匀地蚀刻铜或铜合金，而对于作为阻隔铜或铜合金与基板之间的阻障层几乎不蚀刻。CN101307444B中公开了以双氧水为主的配方，其浓度稳定性不易控制，且双氧水的浓度过高对机器的零部件会有损害，在公共安全危害方面也有所顾虑。
因此，目前，在复层金属导线的蚀刻时，急需一种可以均匀的选择性的蚀刻铜或铜合金同时对阻障层较少蚀刻甚至完全不蚀刻的选择性蚀刻液。
发明内容
发明目的：针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可以均匀的选择性的蚀刻铜或铜合金同时对阻障层(尤其是钼或钼合金层)较少蚀刻甚至完全不蚀刻的选择性的蚀刻液。
本发明的技术方案：
一种铜或铜合金的选择性蚀刻液，按重量份计，包含过醋酸水溶液5-18份、三氟丙酮酸乙酯0.5-3份、二溴新戊二醇0.1-5份、乙二胺四乙酸0.1-5份、2,2-双(4-甲基苯基)六氟丙烷0.1-5份、4,4'-(2,2,2-三氟-1-三氟甲基)亚乙基双(1,2-苯二甲酸)0.1-30份、水50-200份。
优选地，所述铜或铜合金的选择性蚀刻液，按重量份计，包含过醋酸水溶液9-16份、三氟丙酮酸乙酯1-2.5份、二溴新戊二醇2.5-4份、乙二胺四乙酸0.1-0.5份、2,2-双(4-甲基苯基)六氟丙烷0.3-1份、4,4'-(2,2,2-三氟-1-三氟甲基)亚乙基双(1,2-苯二甲酸)15-30份、水100-150份。
更优选地，所述铜或铜合金的选择性蚀刻液，按重量份计，包含过醋酸水溶液12份、三氟丙酮酸乙酯1.6份、二溴新戊二醇3.3份、乙二胺四乙酸0.2份、2,2-双(4-甲基苯基)六氟丙烷0.5份、4,4'-(2,2,2-三氟-1-三氟甲基)亚乙基双(1,2-苯二甲酸)18份、水180份。
所述水为净化水或去离子水。
所述过醋酸水溶液浓度为18-23wt％。
一种铜或铜合金的选择性蚀刻液用于从同时包括铜或铜合金和钼或钼合金的多层膜中选择性蚀刻铜或铜合金的用途。
本发明提供的蚀刻液以过醋酸为主成分，而过醋酸易分解为醋酸、水和氧，而本发明中的三氟丙酮酸乙酯与二溴新戊二醇可以起到抑制过醋酸分解的作用。
本发明提供的蚀刻液中的乙二胺四乙酸可将溶解出来的Mg2+、Ca2+、Mn2+等其他金属离子螯合，可提高蚀刻液的活性。
本发明提供的蚀刻液中添加的2,2-双(4-甲基苯基)六氟丙烷和4,4'-(2,2,2-三氟-1-三氟甲基)亚乙基双(1,2-苯二甲酸)可以有助于促进整个蚀刻液体系提高对蚀刻对象的蚀刻选择性，即可以选择性的蚀刻铜或铜金属，而对其他金属，如钼、铅、钛等，则无明显影响。
一种薄膜晶体管的基底的制造方法，包括如下步骤：
(1)提供基材；
(2)于该基材上通过依次沉积钼或钼合金以及铜或铜合金来形成具有钼层和铜层、钼层和铜合金层、钼合金层和铜层或钼合金层和铜合金层多层层叠的多层膜；
(3)在铜或铜合金层上涂布光致抗蚀剂层，曝光，显影，形成抗蚀图层图案后，利用蚀刻液和湿法蚀刻工艺对经过多层膜进行作用，选择性裸露出钼或钼合金层。
利用上述制造方法制造得到的薄膜晶体管的基底。
一种薄膜晶体管的基底在TFT-LCD中的应用。
有益效果：
本发明提供的蚀刻液具有明显高的蚀刻效率和蚀刻选择性，对钼层几乎不蚀刻，而对铜层蚀刻率高。此外，本发明提供的蚀刻液在蚀刻过程中不会产生蚀刻残渣，具有重要的应用价值。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
按照如下方法对实施例和对照例所得蚀刻液进行蚀刻速度的测定：
首先，提供基材，此基材为制造薄膜晶体管的基材，且基材上已形成的常规元件(如栅极、欧姆接触层等)的材料和形成方法均为所属领域的技术人员所周知，故于此不再赘述。
接着，在基材上通过溅射成膜法依次沉积钼或钼合金(约)以及铜或铜合金(约)来形成具有钼层和铜层、钼层和铜合金层、钼合金层和铜层或钼合金层和铜合金层多层层叠的多层膜，其中，铜合金是譬如包含镁、铬、钨、钼、锰、锆、钛、氮、碳及其混合的合金，而钼合金是譬如包含银、钽、钛、铝、铬、镍、钨、金及其混合的合金。
继而，涂布光致抗蚀剂层，曝光，显影，形成抗蚀图层图案。将该基材在30℃的温度条件下浸入表1所示的蚀刻液组成物中蚀刻1分钟后水洗、干燥处理，剥离抗蚀涂层后，用触针段差计测定蚀刻量，并计算蚀刻率，蚀刻率＝蚀刻量/蚀刻时间×100％，并且用电子显微镜(SEM)观察蚀刻残渣，结果见表2。
实施例1-7及对比例1-10
按照下表1所示的各组分的配比将各组分混合均匀。
表1实施例1-7及对比例1-10各组分配比
表2性能测试结果
由上表2可知，实施例1-7与对比例1-3相比，本发明提供的蚀刻液具有明显高的蚀刻效率，实施例1-7与对比例4-6相比，本发明提供的蚀刻液具有较高的蚀刻选择性，对钼层几乎不蚀刻，而对铜层蚀刻率高，由对比例7-10可知，本发明组分含量适当，当组分含量过高时，易出现非均相溶液，蚀刻选择性大大下降。此外，本发明提供的蚀刻液不会产生蚀刻残渣。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种铜或铜合金的选择性蚀刻液，其特征在于，按重量份计，包含过醋酸水溶液5-18份、三氟丙酮酸乙酯0.5-3份、二溴新戊二醇0.1-5份、乙二胺四乙酸0.1-5份、2,2-双(4-甲基苯基)六氟丙烷0.1-5份、4,4'-(2,2,2-三氟-1-三氟甲基)亚乙基双(1,2-苯二甲酸)0.1-30份、水50-200份；
所述过醋酸水溶液浓度为18-23wt％。
2.根据权利要求1所述的一种铜或铜合金的选择性蚀刻液，其特征在于，按重量份计，包含过醋酸水溶液9-16份、三氟丙酮酸乙酯1-2.5份、二溴新戊二醇2.5-4份、乙二胺四乙酸0.1-0.5份、2,2-双(4-甲基苯基)六氟丙烷0.3-1份、4,4'-(2,2,2-三氟-1-三氟甲基)亚乙基双(1,2-苯二甲酸)15-30份、水100-150份；
所述过醋酸水溶液浓度为18-23wt％。
3.根据权利要求1所述的一种铜或铜合金的选择性蚀刻液，其特征在于，按重量份计，包含过醋酸水溶液12份、三氟丙酮酸乙酯1.6份、二溴新戊二醇3.3份、乙二胺四乙酸0.2份、2,2-双(4-甲基苯基)六氟丙烷0.5份、4,4'-(2,2,2-三氟-1-三氟甲基)亚乙基双(1,2-苯二甲酸)18份、水180份；
所述过醋酸水溶液浓度为18-23wt％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种铜或铜合金的选择性蚀刻液，其特征在于，所述水为净化水或去离子水。
5.一种权利要求1-4任一项所述铜或铜合金的选择性蚀刻液用于从同时包括铜或铜合金和钼或钼合金的多层膜中选择性蚀刻铜或铜合金的用途。
6.一种利用权利要求1-4任一项所述铜或铜合金的选择性蚀刻液制造薄膜晶体管的基底的方法，包括如下步骤：
(1)提供基材；
(2)于该基材上通过依次沉积钼或钼合金以及铜或铜合金来形成具有钼层和铜层、钼层和铜合金层、钼合金层和铜层或钼合金层和铜合金层多层层叠的多层膜；
(3)在铜或铜合金层上涂布光致抗蚀剂层，曝光，显影，形成抗蚀图层图案后，利用权利要求1-4任一项所述铜或铜合金的选择性蚀刻液和湿法蚀刻工艺对经过多层膜进行作用，选择性裸露出钼或钼合金层。
7.权利要求6所述的方法制备得到的薄膜晶体管的基底。
8.一种权利要求7所述薄膜晶体管的基底在TFT-LCD中的应用。
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