CN106847690B - 一种多层金属层的蚀刻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多层金属层的蚀刻方法，包括：在上层金属层表面上涂覆光阻层；对光阻层进行曝光显影，以在多层金属层表面上形成蚀刻区域；对多层金属层进行湿蚀刻，将蚀刻至预设位置的时间点作为湿蚀刻终点，该预设位置位于多层金属层的内部；停止湿蚀刻并将衬底基板进行干燥处理后，对预设位置以下的多层金属层部分进行干蚀刻并将其蚀刻完；剥离位于上层金属层上的光阻层，完成蚀刻操作；其中，湿蚀刻至预设位置时，光阻层下表面尚存在可维持其不脱落的上层金属层，光阻层尚覆盖在蚀刻区域外的上层金属层上。本发明可以在蚀刻完多层金属层后，保护好上层金属层，进而保证光阻层不会脱落。

Description

一种多层金属层的蚀刻方法
【技术领域】
本发明涉及液晶显示领域，特别涉及一种多层金属层的蚀刻方法。
【背景技术】
液晶显示装置(LCD,Liquid Crystal Display)具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。通常液晶显示面板包括CF(Color Filter)基板、TFT(Thin FilmTransistor)阵列基板、及设于CF基板与TFT阵列基板之间的液晶(Liquid Crystal)。通过给TFT阵列基板供电与否来控制液晶分子改变方向，将背光模组的光线投射到CF基板产生画面。TFT阵列基板的性能特征和运行特性部分很大程度上取决于形成TFT阵列基板各元件的材料。在TFT阵列基板上布有金属导线，TFT阵列基板中的金属导线是将物理气相沉积在TFT阵列基板上的金属层通过蚀刻工艺制成，该蚀刻工艺可分为干式蚀刻和湿式蚀刻。
随着TFT-LCD向着大尺寸，高分辨率方向发展，金属导线也从传统的铝导线变成铜导线，由于铜自身的性质，如容易扩散，与基板结合能力差等，在真正的制程中，往往不会使用单一的铜导线，而是使用多层金属或者金属合金，譬如说钼/铜/钼结构。
在这种结构里，铜作为主要的导电金属，厚度较厚，钼作为修饰层，厚度较薄，如上层钼的厚度为100-300A，铜的厚度为1000-8000A，下层钼的厚度为100-300A。这样的结构虽然对铜的保护很好，不过在蚀刻过程中由于不可避免的电化学反应，会造成蚀刻异常。具体来说，对于这种复合的膜层结构，接触蚀刻液的顺序依次为上层钼、铜和下层钼。当下层钼蚀刻干净，上层钼通常蚀刻干净，或几乎蚀刻干净，造成光阻无金属可附着，直接剥落，失去了光阻层的作用，如果希望光阻层不脱落而降低蚀刻时间，下层的钼会有残留，造成金属导电异常。
以上说的是使用湿蚀刻(湿刻)出现的问题，但是如果不使用湿蚀刻(湿蚀刻)而采用干蚀刻(DRY)，则会造成蚀刻之后的金属坡度角过于陡峭，后续膜层搭接会出现异常。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种多层金属层的蚀刻方法，以解决现有技术中，在蚀刻完多层金属层时，上层金属层被完全蚀刻，导致光阻层无金属附着而脱落，进而导致非蚀刻区域的多层金属层亦被蚀刻掉的问题。
本发明的技术方案如下：
一种多层金属层的蚀刻方法，所述多层金属层设于衬底基板上，其从上往下包括上层金属层、中层金属层及下层金属层，其特征在于，该蚀刻方法包括：
在所述上层金属层表面上涂覆光阻层；
对所述光阻层进行曝光显影，以在所述多层金属层表面上形成蚀刻区域；
对所述多层金属层进行湿蚀刻，将蚀刻至预设位置的时间点作为湿蚀刻终点，所述预设位置位于所述下层金属层的表面；
停止湿蚀刻并将所述衬底基板进行干燥处理后，对所述预设位置以下的所述多层金属层部分进行干蚀刻并将其蚀刻完；
剥离位于所述上层金属层上的所述光阻层，完成蚀刻操作；
其中，湿蚀刻至所述预设位置时，所述光阻层下表面尚存在可维持其不脱落的所述上层金属层，所述光阻层尚覆盖在所述蚀刻区域外的所述上层金属层上，蚀刻操作完成后，所述蚀刻区域外的所述中层金属层与所述上层金属层的侧边形成坡度角，所述坡度角位于其对应的所述下层金属层的表面内，且该对应的所述下层金属层的两端形成有防止所述中层金属层扩散到所述衬底基板的凸块，所述凸块的顶边与所述坡度角的斜边形成钝角。
优选地，其中，所述中层金属层的厚度大于所述上层金属层的厚度，且大于所述下层金属层的厚度。
优选地，所述上层金属层与所述下层金属层的厚度相同，且均为钼金属层，所述中层金属层为铜金属层，且所述铜金属层的厚度大于所述钼金属层的厚度。
优选地，湿蚀刻至所述预设位置的判断方法，具体包括：
人工观察所述蚀刻区域的颜色，当所述蚀刻区域第二次出现所述钼金属层的颜色时，即判断此时湿蚀刻至所述预设位置。
优选地，湿蚀刻至所述预设位置的判断方法，具体包括：
计算湿蚀刻的时间长度，当该湿蚀刻的时间长度达到设定时间长度时，即判断此时湿蚀刻至所述预设位置，其中所述设定时间长度为经验平均值。
优选地，所述上层金属层和所述下层金属层的扩散速度均小于所述中层金属层的扩散速度。
优选地，所述中层金属层的颜色与所述上层金属层的颜色不同，且与所述下层金属层的颜色不同。
优选地，干蚀刻完所述预设位置以下的所述多层金属层的判断方法，具体包括：
人工观察所述蚀刻区域的颜色，当所述蚀刻区域出现所述衬底基板的颜色时，即判断此时已干蚀刻完所述下层金属层。
本发明的有益效果：
本发明公开了一种多层金属层的蚀刻方法，通过先使用湿蚀刻的方法对多层金属层上面的部分进行蚀刻，再对剩余部分进行干蚀刻直至完成全部蚀刻操作，解决了现有技术中，在蚀刻完多层金属层时，上层金属层被完全蚀刻，导致光阻层无金属附着而脱落，进而导致非蚀刻区域的多层金属层亦被蚀刻掉的问题。
【附图说明】
图1为本发明实施例的一种多层金属层的蚀刻方法的整体实施步骤流程图；
图2为本发明实施例的一种多层金属层的蚀刻方法的实施步骤中，开始蚀刻时的阵列基板的整体结构示意图；
图3为本发明实施例的一种多层金属层的蚀刻方法的实施步骤中，蚀刻至下层金属层时的阵列基板的整体结构示意图；
图4为本发明实施例的一种多层金属层的蚀刻方法的实施步骤中，蚀刻完下层金属层时的阵列基板的整体结构示意图。
【具体实施方式】
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
实施例一
请参考图1至图4，图1为本实施例的一种多层金属层的蚀刻方法的整体实施步骤流程图。
图2为本实施例的一种多层金属层的蚀刻方法的实施步骤中，开始蚀刻时的阵列基板的整体结构示意图。
图3为本实施例的一种多层金属层的蚀刻方法的实施步骤中，蚀刻至下层金属层2时的阵列基板的整体结构示意图。
图4为本实施例的一种多层金属层的蚀刻方法的实施步骤中，蚀刻完下层金属层2时的阵列基板的整体结构示意图。
从图1至图4可以看到，所述多层金属层设于衬底基板1上，其从上往下包括上层金属层4、中层金属层3及下层金属层2。本发明的一种多层金属层的蚀刻方法，该蚀刻方法包括：
步骤S101：在所述上层金属层4表面上涂覆光阻层5。
步骤S102：对所述光阻层5进行曝光显影，以在所述多层金属层表面上形成蚀刻区域。
步骤S103：对所述多层金属层进行湿蚀刻，将蚀刻至预设位置的时间点作为湿蚀刻终点，所述预设位置位于所述多层金属层的内部。
步骤S104：停止湿蚀刻并将所述衬底基板1进行干燥处理后，对所述预设位置以下的所述多层金属层部分进行干蚀刻并将其蚀刻完，其中所述预设位置以下的所述多层金属层包括所述下层金属层2。
步骤S105：剥离位于所述上层金属层4上的所述光阻层5，完成蚀刻操作。
其中，湿蚀刻至所述预设位置时，所述光阻层5下表面尚存在可维持其不脱落的所述上层金属层4，所述光阻层5尚覆盖在所述蚀刻区域外的所述上层金属层4上。
在本实施例中，其中所述中层金属层3的厚度大于所述上层金属层4的厚度，且大于所述下层金属层2的厚度。
在本实施例中，所述中层金属层3的颜色与所述上层金属层4的颜色不同，且与所述下层金属层2的颜色不同，这样就可以颜色变化作为湿蚀刻终点的判断标准。
在本实施例中，优选所述上层金属层4与所述下层金属层2的厚度相同，且均为钼金属层，所述中层金属层3为铜金属层，且所述铜金属层的厚度大于所述钼金属层的厚度。
在本实施例中，优选所述预设位置位于所述下层金属层2的表面。
在本实施例中，湿蚀刻至所述预设位置的判断方法，具体包括：
人工观察所述蚀刻区域的颜色，当所述蚀刻区域第二次出现所述钼金属层的颜色时，即判断此时湿蚀刻至所述预设位置。这种方法是最简单的方法，但是比较耗费人力。
在本实施例中，湿蚀刻至所述预设位置需要一个判断方法，该判断方法具体包括：
计算湿蚀刻的时间长度，当该湿蚀刻的时间长度达到设定时间长度时，即判断此时湿蚀刻至所述预设位置，其中所述设定时间长度为经验平均值。
湿蚀刻终点以蚀刻区域颜色变化作为判断标准，比如铜的颜色为橙黄色，钼的颜色为银白色。具体操作的过程为：使用多片阵列基板测试湿蚀刻所需要的时间，当阵列基板由银白色(上层钼)转为橙黄色(中层铜)再次转为银白色(下层钼出现)的时间即为湿蚀刻终点，然后取平均值作为经验平均值，此后在其它条件相同的前提下，所有阵列基板的蚀刻均以此经验平均值来作为参考即可。
在本实施例中，所述上层金属层4和所述下层金属层2的扩散速度均小于而且是远远小于所述中层金属层3的扩散速度。这样，所述上层金属层4和所述下层金属层2将所述中层金属层3夹在中间，就避免了中层金属扩散到衬底基板1或者其它地方去，保证了阵列基板良好的导电性能。
在本实施例中，蚀刻操作完成后，所述蚀刻区域外的所述中层金属层3与所述上层金属层4的侧边形成坡度角31，所述坡度角31位于其对应的所述下层金属层2的表面内，且该对应的所述下层金属层2的两端形成有防止所述中层金属层3扩散到所述衬底基板1的凸块21，所述凸块21的顶边与所述坡度角31的斜边形成钝角，如图4所示。
在本实施例中，判断是否干蚀刻完所述预设位置以下的所述多层金属层，需要一个判断方法，该判断方法具体包括：
人工观察所述蚀刻区域的颜色，当所述蚀刻区域出现所述衬底基板1的颜色时，即判断此时已干蚀刻完所述下层金属层2。这种方法和湿蚀刻终点的判断方法的思路相同。
本发明的原理简单介绍如下：
研究表明，如果使用市面上销售的蚀刻液，由于钼/铜/钼这种结构的蚀刻时间过长，通常在140～180s之间，而相比之下铜/钼结构的蚀刻时间大约为120s。另外，对于铜/钼这种结构，由于蚀刻上层的铜需要大约60s，所以钼接触蚀刻液时间在60s左右，而钼/铜/钼结构，表面的钼是一进入蚀刻液就接触蚀刻液，湿蚀刻的时间大约为140～180s，远长于铜/钼结构，所以会造成上层的钼过度蚀刻，当上层钼过度蚀刻后，光阻层5无处附着，导致剥离。所以本发明的第一步是蚀刻上层钼金属层以及中层铜金属层。
本发明的中层金属层3和上层金属层4的坡度角31良好是由蚀刻液的性质决定的，目前市售蚀刻液可保证短时间内坡度角31良好(蚀刻到中层金属层3消失的时间)，若时间再加长(譬如说使用湿蚀刻方法完成所有金属的蚀刻)，会发生上层金属层4过度蚀刻，光阻层5无法得到支撑而剥离，图案化作用消失，蚀刻发生异常。
本发明是针对市面上已成熟的蚀刻液提出的蚀刻方法，湿蚀刻方法为通用方法，已很成熟，而干蚀刻方法也是成熟方法，所以不再另行说明。
本发明公开了一种多层金属层的蚀刻方法，通过先使用湿蚀刻的方法对多层金属层上面的部分进行蚀刻，再对剩余部分进行干蚀刻直至完成全部蚀刻操作，解决了现有技术中，在蚀刻完多层金属层时，上层金属层4被完全蚀刻，导致光阻层5无金属附着而脱落，进而导致非蚀刻区域的多层金属层亦被蚀刻掉的问题。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种多层金属层的蚀刻方法，所述多层金属层设于衬底基板上，其从上往下包括上层金属层、中层金属层及下层金属层，其特征在于，该蚀刻方法包括：
在所述上层金属层表面上涂覆光阻层；
对所述光阻层进行曝光显影，以在所述多层金属层表面上形成蚀刻区域；
对所述多层金属层进行湿蚀刻，将蚀刻至预设位置的时间点作为湿蚀刻终点，所述预设位置位于所述下层金属层的表面；
停止湿蚀刻并将所述衬底基板进行干燥处理后，对所述预设位置以下的所述多层金属层部分进行干蚀刻并将其蚀刻完；
剥离位于所述上层金属层上的所述光阻层，完成蚀刻操作；
其中，湿蚀刻至所述预设位置时，所述光阻层下表面尚存在可维持其不脱落的所述上层金属层，所述光阻层尚覆盖在所述蚀刻区域外的所述上层金属层上，蚀刻操作完成后，所述蚀刻区域外的所述中层金属层与所述上层金属层的侧边形成坡度角，所述坡度角位于其对应的所述下层金属层的表面内，且该对应的所述下层金属层的两端形成有凸块，所述凸块的顶边与所述坡度角的斜边形成钝角。
2.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，其中，所述中层金属层的厚度大于所述上层金属层的厚度，且大于所述下层金属层的厚度。
3.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，所述上层金属层与所述下层金属层的厚度相同，且均为钼金属层，所述中层金属层为铜金属层，且所述铜金属层的厚度大于所述钼金属层的厚度。
4.根据权利要求3所述的蚀刻方法，其特征在于，湿蚀刻至所述预设位置的判断方法，具体包括：
人工观察所述蚀刻区域的颜色，当所述蚀刻区域第二次出现所述钼金属层的颜色时，即判断此时湿蚀刻至所述预设位置。
5.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，湿蚀刻至所述预设位置的判断方法，具体包括：
计算湿蚀刻的时间长度，当该湿蚀刻的时间长度达到设定时间长度时，即判断此时湿蚀刻至所述预设位置，其中所述设定时间长度为经验平均值。
6.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，所述上层金属层和所述下层金属层的扩散速度均小于所述中层金属层的扩散速度。
7.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，所述中层金属层的颜色与所述上层金属层的颜色不同，且与所述下层金属层的颜色不同。
8.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，干蚀刻完所述预设位置以下的所述多层金属层的判断方法，具体包括：
人工观察所述蚀刻区域的颜色，当所述蚀刻区域出现所述衬底基板的颜色时，即判断此时已干蚀刻完所述下层金属层。
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