CN110016667B - Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物及利用其的显示装置用基板的制造方法 - Google Patents

Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物及利用其的显示装置用基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及Mo‑Nb合金薄膜蚀刻液组合物及利用其的显示装置用基板的制造方法，所述蚀刻液组合物包含：40重量％至60重量％的磷酸；5重量％至10重量％的硝酸；7重量％至30重量％的乙酸；0.1重量％至2重量％的磷酸盐；以及15重量％至30重量％的水。

Description

Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物及利用其的显示装置用基板的 制造方法
技术领域
本发明涉及Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物以及利用其的显示装置用基板的制造方法。
背景技术
半导体装置中，在基板上形成金属配线的过程通常包括基于如下工序的步骤：利用溅射等的金属膜形成工序；利用光致抗蚀剂涂布、曝光及显影的选择性区域中的光致抗蚀剂形成工序；以及蚀刻工序，并且包括在个别单元工序前后的清洗工序等。这样的蚀刻工序是指，使用光致抗蚀剂掩模，在选择性区域中留下金属膜的工序，通常使用利用等离子体等的干式蚀刻或利用蚀刻溶液的湿式蚀刻。
这样的半导体装置中，近年来主要关注金属配线的电阻。这是因为，电阻是诱发RC信号延迟的主要因素，特别是在薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor-liquidcrystal display，TFT-LCD)的情况下，面板大小增加和高分辨率的实现逐渐成为技术开发的关键。因此，为了实现包括TFT-LCD等的显示装置的大型化中所必要的RC信号延迟的减少，必须开发低电阻物质。因此，实际情况是，以往主要使用的钼、铬、铝以及它们的合金难以用于大型TFT-LCD等显示装置中所使用的栅极和数据配线等。
在这样的背景下，作为新的低电阻金属膜，高度关注钼和钼合金膜及其蚀刻液组合物，并且对此正在积极进行研究。例如，韩国授权专利10-1057360号中公开了包含磷酸、硝酸、乙酸、添加剂、以及以使总重量为100重量％的水的蚀刻液组合物。然而，与Mo膜质相比，Mo合金的膜质的抗氧化能力更佳，因此在上述蚀刻液的情况下，因缓慢的蚀刻速度而工序速度上可能出现问题，对后续工序的收率也可能会造成影响。特别是，在Mo-Nb合金的情况下，即使在用以往Mo合金蚀刻用蚀刻液组合物进行蚀刻时，也无法良好地实现蚀刻，因而实际情况是，需要开发出适合于Mo-Nb合金蚀刻的蚀刻液组合物。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)：韩国授权专利10-1057360号
发明内容
技术问题
本发明的目的在于，提供一种对湿式蚀刻有效的蚀刻液，其能够调节蚀刻速度而使工序控制变得容易，不发生残渣问题，能够用于由Mo-Nb合金形成的单层膜以及以由上述单层膜和透明导电膜构成的多层膜形成的多层膜，此外，具有形成适宜轮廓的效果，不损伤下部膜并且显示蚀刻均匀性。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物，其包含40重量％至60重量％的磷酸、5重量％至10重量％的硝酸、7重量％至30重量％的乙酸、0.1重量％至2重量％的磷酸盐、以及15重量％至30重量％的水。
在一实施方式中，上述金属膜可以为钼(Mo)金属膜。
在另一实施方式中，上述钼金属膜可以为由Mo-Nb合金形成的单层膜以及以由上述单层膜和透明导电膜构成的多层膜形成的多层膜。
此外，本发明提供一种显示装置用基板的制造方法，其包括：步骤a)在基板上形成包含电极的栅极线；步骤b)层压覆盖所述栅极线的栅极绝缘膜；步骤c)在所述栅极绝缘膜上部形成半导体层；步骤d)在所述半导体层上形成具有源电极的数据线和漏电极；以及步骤e)形成与所述漏电极连接的像素电极，
其中，所述步骤a)和步骤e)中的至少一个步骤包括在所述基板上层压金属层的步骤、以及使用蚀刻液组合物进行蚀刻的步骤，
上述蚀刻液组合物包含40重量％至60重量％的磷酸、5重量％至10重量％的硝酸、7重量％至30重量％的乙酸、0.1重量％至2重量％的磷酸盐、以及15重量％至30重量％的水。
此外，本发明提供一种显示装置用基板，其包含使用上述金属膜的蚀刻液组合物进行蚀刻而形成的栅极配线、源电极和漏电极中的至少一者。
有益效果
本发明的蚀刻液组合物在制造显示装置用基板时，能够调节蚀刻速度而使工序控制变得容易，不发生残渣问题，能够用于由Mo-Nb合金形成的单层膜以及以由上述单层膜和透明导电膜构成的多层膜形成的多层膜，此外，提供具有形成适宜轮廓的效果、不损伤下部膜并且显示蚀刻均匀性的对湿式蚀刻有效的蚀刻液，或者能够提供形成适宜轮廓的优异效果。
具体实施方式
本发明涉及Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物以及利用其的显示装置的制造方法。
以下，更详细说明本发明。
本发明涉及一种用于蚀刻由Mo-Nb合金形成的单层膜和多层膜的蚀刻液组合物，其作为Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物，包含40重量％至60重量％的磷酸、5重量％至10重量％的硝酸、7重量％至30重量％的乙酸、0.1重量％至2重量％的磷酸盐、以及15重量％至30重量％的水。
本发明人确认到，在对包含磷酸、硝酸、乙酸的蚀刻液组合物追加使用磷酸盐且将水的含量调节为特定含量的情况下，能够不发生残渣地对由Mo-Nb合金形成的单层膜和多层膜调节蚀刻速度，从而完成本发明。
本发明的Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物能够蚀刻由钼或铌合金形成的单层膜和多层膜。
Mo-Nb合金薄膜
就本发明的Mo-Nb合金薄膜而言，与Mo膜质相比，Mo-Nb膜质的抗氧化能力更佳，因此能够对后续工序收率提高带来影响。
在上述Mo-Nb合金薄膜中，相对于Mo-Nb合金的总重量，Nb的含量为1重量％至20重量％，优选为5至20重量％，更优选为5至10重量％。
在上述Mo-Nb合金薄膜的Nb含量低于1重量％的情况下，具有与现有Mo金属相同的特征，在超过20重量％的情况下，存在通过湿式(wet)工序进行蚀刻时花费大量时间的缺点。
磷酸
本发明的Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物中所含的磷酸为用作主蚀刻剂的成分，发挥使Mo-Nb合金膜氧化而进行湿式蚀刻的作用。
相对于Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物总重量，包含40重量％至60重量％的上述磷酸、优选包含45重量％至55重量％的上述磷酸。
在上述磷酸的含量低于40重量％的情况下，发生Mo-Nb合金膜蚀刻下降，由此基板内的蚀刻均匀性(Uniformity)变得不良，因而产生斑纹和残渣，在超过60重量％的情况下，存在蚀刻速度加快而发生过蚀刻，发生图案缺失现象的缺点。
硝酸
本发明的Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物中所含的硝酸为用作辅助蚀刻剂成分，发挥使Mo-Nb合金膜氧化而进行湿式蚀刻的作用。
相对于Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物总重量，包含5重量％至10重量％、优选5重量％至9重量％、最优选7重量％至9重量％的上述硝酸。
在上述硝酸的含量低于5重量％的情况下，发生Mo-Nb合金膜蚀刻下降，由此基板内的蚀刻均匀性(Uniformity)变得不良，因而产生斑纹和残渣，在超过10重量％的情况下，存在蚀刻速度加快而发生过蚀刻，发生图案缺失现象的缺点。
乙酸
本发明的Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物中所含的乙酸通过发挥维持组成液中的酸度的作用，从而具有蚀刻大面积时维持均匀的分布的特征。
相对于Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物总重量，包含7重量％至30重量％、优选7重量％至28重量％的上述乙酸。
在上述乙酸的含量低于7重量％的情况下，发生Mo-Nb合金膜蚀刻均匀度下降的现象，由此基板内的蚀刻均匀性(Uniformity)变得不良，因而产生斑纹和残渣，在超过30重量％的情况下，由于产生组成液的酸度下降现象，因此存在蚀刻速度变慢而对工序不利的缺点。
水(超纯水)
本发明的Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物中所含的水(超纯水)为用作主蚀刻速度调节剂的成分，发挥调节Mo-Nb合金膜的湿式蚀刻速度的作用。
相对于本发明的蚀刻液组合物的总重量，优选以包含15重量％至30重量％的方式使用水，具体而言，优选根据蚀刻对象Mo-Nb合金膜的Nb含量而调节优选的水的含量。
上述水的含量根据Mo-Nb合金中的Nb含量而不同，在Nb的含量相对于Mo-Nb合金的总重量为5％至10％时，水的含量相对于蚀刻液组合物的总重量优选为15重量％至25重量％，在Nb含量相对于Mo-Nb合金的总重量为10％以上时，水的含量相对于蚀刻液组合物的总重量优选为20重量％至30重量％。在相对于Nb含量水的含量未满的情况下，发生Mo-Nb合金膜蚀刻下降，显示出基板内的蚀刻不均匀现象和显著变慢的蚀刻速度，在相对于Nb含量水的含量超过的情况下，蚀刻速度变得过快的同时氧化剂的浓度过稀而蚀刻液的螯合速度下降，从而存在产生残渣的缺点。
磷酸盐
本发明的Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物中所含的作为添加剂的磷酸盐为用作蚀刻轮廓改善剂的成分，发挥均匀地调节Mo-Nb合金膜的蚀刻程度的作用。
本发明的Mo-Nb合金薄膜蚀刻液中所含的磷酸盐可以为选自由KH2PO4、K2HPO4、K3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4组成的组中的一者以上，可以更优选包含磷酸二氢钠的情况。
相对于蚀刻液组合物总重量，上述磷酸盐的含量为0.1重量％至2重量％。在磷酸盐的含量低于0.1重量％的情况下，Mo-Nb合金膜蚀刻均匀性下降，由此显示基板内的不均匀蚀刻现象，在超过2重量％的情况下，存在蚀刻速度变得过慢而发生不引起蚀刻的现象的缺点。
此外，湿式蚀刻工序如果超过一定工序时间，则对生产速度产生影响，变更工序条件或生产条件时可能会造成影响。
此外，本发明的一实施例提供一种显示装置用基板的制造方法，其特征在于，包括：
步骤a)在基板上形成包含电极的栅极线；
步骤b)层压覆盖所述栅极线的栅极绝缘膜；
步骤c)在所述栅极绝缘膜上部形成半导体层；
步骤d)在所述半导体层上形成具有源电极的数据线和漏电极；以及
步骤e)形成与所述漏电极连接的像素电极，
其中，所述步骤a)和步骤e)中的至少一个步骤包括在所述基板上层压金属层的步骤、以及使用蚀刻液组合物进行蚀刻的步骤，
上述蚀刻液组合物为用于蚀刻由Mo-Nb合金形成的单层膜和多层膜的蚀刻液组合物，相对于组合物总重量，所述蚀刻液组合物包含40重量％至60重量％的磷酸、5重量％至10重量％的硝酸、7重量％至30重量％的乙酸、0.1重量％至2重量％的磷酸盐、以及15重量％至30重量％的水。
上述显示装置可以为OLED、LCD等，但并不限于此，本发明的蚀刻液组合物可以有效用于作为配线和反射膜使用的由Mo-Nb合金膜形成的单层膜以及由上述单层膜和多层膜构成的湿式蚀刻。
以下，通过实施例更详细说明本发明。但下述实施例用于更具体说明本发明，本发明的范围不受下述实施例的限定。本领域技术人员可以在本发明的范围内适当修改、变更下述实施例。
<制备Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物>
实施例1至9和比较例1至4
将下述表1中记载的成分以相应含量混合，制备Mo-Nb合金薄膜蚀刻液组合物。
[表1]
(单位：重量％)
Figure BDA0001797556280000071
实验例1.Mo-Nb合金蚀刻液组合物的性能测试
使用Mo单层膜、以及由2种Mo-Nb合金(Nb的含量相对于Mo-Nb合金的总重量为5重量％或20重量％)形成的单层膜，进行了如下的蚀刻液组合物的性能测试。
1.Mo-Nb合金残渣测定
在喷射式蚀刻方式的实验设备(型号名：4G ETCHER，细美事公司)内分别放入上述实施例1至9和比较例1至4的银蚀刻液组合物，将温度设定为40℃而加热后，温度达到40±0.1℃时，实施上述样品的蚀刻工序。关于总蚀刻时间，实施100秒。如果放入基板且开始喷射而达到100秒的蚀刻时间，则取出且用去离子水清洗，然后利用热风干燥装置进行干燥，利用光致抗蚀剂剥离机(PR stripper)将光致抗蚀剂去除。清洗及干燥后，利用扫描电子显微镜(SEM；型号名：SU-8010，日立公司制造)进行蚀刻完成后的分析，并以下述基准进行评价，将结果示于下述表2中。
<残渣测定评价基准>
O：良好[未产生残渣]
X：不良[产生残渣]
2.蚀刻速度EPD测定
关于蚀刻速度EPD，利用计时器，测定基板暴露于药液的时间点至基板的金属部分被蚀刻而消失的时间，结果示于下述表2。上述适宜蚀刻速度EPD为10至70秒。
[表2]
Figure BDA0001797556280000081
Figure BDA0001797556280000091
观察本发明的实施例和比较例时可知，在超出水的含量范围的组成中，不产生残渣或不发生蚀刻。此外确认，本发明的蚀刻液组合物随着基板的Nb含量升高，蚀刻速度EPD增加。

Claims (3)

1.一种用于蚀刻由Mo-Nb合金形成的单层膜和多层膜的蚀刻液组合物，相对于全部组合物的总重量，所述蚀刻液组合物包含：
40重量％至60重量％的磷酸；
5重量％至10重量％的硝酸；
7重量％至30重量％的乙酸；
0.1重量％至2重量％的磷酸盐；以及
水；
其中，在所述Mo-Nb合金中，相对于Mo-Nb合金的总重量，Nb的含量为5重量％至20重量％，其中在Nb的含量相对于Mo-Nb合金的总重量为5％至10％时，水的含量相对于蚀刻液组合物的总重量为15重量％至25重量％，在Nb含量相对于Mo-Nb合金的总重量为10％以上时，水的含量相对于蚀刻液组合物的总重量为20重量％至30重量％。
2.根据权利要求1所述的用于蚀刻由Mo-Nb合金形成的单层膜和多层膜的蚀刻液组合物，其中，所述磷酸盐为选自由KH2PO4、K2HPO4、K3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4组成的组中的一者。
3.一种显示装置用基板的制造方法，其特征在于，包括：
步骤a)在基板上形成包含栅电极的栅极线；
步骤b)层压覆盖所述栅极线的栅极绝缘膜；
步骤c)在所述栅极绝缘膜上部形成半导体层；
步骤d)在所述半导体层上形成具有源电极的数据线和漏电极；以及
步骤e)形成与所述漏电极连接的像素电极，
其中，所述步骤a)和步骤e)中的至少一个步骤包括在所述基板上层压金属层的步骤、以及使用根据权利要求1所述的蚀刻液组合物进行蚀刻的步骤。
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