CN113774382B - 一种CuNi-Al-Mo蚀刻液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种CuNi‑Al‑Mo蚀刻液，包含：硝酸、硫酸、有机酸、硝酸盐化合物和助剂；其中，按重量百分比计，硝酸的含量为2wt％，硫酸的含量为12wt％，有机酸的含量为25wt％‑40wt％，硝酸盐化合物的含量为1.8wt％‑3.2wt％，助剂的含量为0.05wt％‑0.3wt％，其余为水。本发明可有效降低CuNi金属层的蚀刻速率及侧向蚀刻造成的CD Loss，能同时满足最上层的CuNi金属层图案不被过蚀刻。
Description
技术领域
本发明属于蚀刻液的技术领域，尤其涉及一种CuNi-Al-Mo蚀刻液。
背景技术
金属蚀刻是利用化学溶液的腐蚀作用将不需要的金属快速溶解除掉的过程。金属蚀刻必须采用高效稳定的蚀刻液才能实现高效稳定的蚀刻功能。现有技术中，关于蚀刻液的专利技术有很多，比如：CN201710192748.X、CN202010053813.2、CN202011552376.5、CN201611197242.X、CN201710913895.1等等。市面上现有的铜蚀刻液一般都是过氧化氢(含氟)系列，对铜钼等金属材料制成的TFT-LCD，蚀刻速率良好，但是，也有自身的一定缺陷，例如过氧化氢蚀刻液寿命短，而且，添加含氟化合物对环境有一定的危害。而迄今为止，市面上尚未见专门适用于CuNi-Al-Mo膜层结构的蚀刻液。若将磷酸系、双氧水系蚀刻液运用于CuNi-Al-Mo膜层结构的蚀刻，会破坏膜层结构中的CuNi金属层，从而使得Al层裸露，影响到产品的品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稳定高效的CuNi-Al-Mo蚀刻液，有效降低CuNi金属层的蚀刻速率及侧向蚀刻造成的CD Loss，能同时满足最上层的CuNi金属层图案不被过蚀刻。
为了实现上述的目的，本发明采用如下的技术方案：
一种CuNi-Al-Mo蚀刻液，包含：硝酸、硫酸、有机酸、硝酸盐化合物和助剂；其中，按重量百分比计，硝酸的含量为2wt％，硫酸的含量为12wt％，有机酸的含量为25wt％-40wt％，硝酸盐化合物的含量为1.8wt％-3.2wt％，助剂的含量为0.05wt％-0.3wt％，其余为水。
上述硝酸是氧化剂，其作用是把金属氧化成金属氧化物。
上述硫酸的作用是增强金属氧化物的溶解，一定程度上解决金属氧化物残留的问题。
上述有机酸为选自乙酸、柠檬酸、戊酸、丙二酸、乙醇酸、琥珀酸、丙酸、甲烷磺酸及它们的盐的一种或两种以上。添加有机酸的作用是，提供配位键，络合金属离子，形成络合物减少金属残留；稀释酸的浓度，调节蚀刻速率，抑制CuNi金属层的蚀刻速率，保护膜层结构中的CuNi金属层图案不被过蚀刻。
上述硝酸盐化合物为选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵、硝酸铝和硝酸镁的一种或两种以上。上述硝酸盐中，金属盐可以为本领域常用的各种可溶性金属盐类，优选情况下，所述金属盐选自钠盐、钾盐中的一种或多种；更优选为钠盐，例如可以采用硝酸钠。所述蚀刻液中，硝酸盐的含量为1.8-3.2wt％，更优选为1.5-2wt％。上述硝酸盐的主要作用是：能控制蚀刻速率和蚀刻角度。
上述助剂为选自氨基三亚甲基膦酸、2-羟基膦酰基乙酸、乙二胺四甲叉膦酸、苯并三氮唑钠、苯并三氮唑和葡萄糖酸钠的一种或两种以上。所述助剂的含量为0.05-0.3％，更优选为0.15-0.25％。助剂的作用：可以吸附在金属表面形成保护膜，保护CuNi金属层不被酸等有害介质腐蚀。
采用上述方案后，本发明通过特定的组分配合，以及加入一定比例硝酸盐和助剂，从而有效降低CuNi金属层的蚀刻速率及侧向蚀刻造成的CD Loss，能同时满足最上层的CuNi金属层图案不被过蚀刻。本发明的CuNi-Al-Mo蚀刻液稳定高效，CuNi-Al-Mo膜层结构中的CuNi金属层不被过蚀刻，有效控制蚀刻角度和CD Loss。
附图说明
图1是实施例8的蚀刻和剥离阻挡膜后，CuNi-Al-Mo的SEM结构示意图；
图2是实施例8蚀刻&剥离阻挡膜后，CuNi金属层和金属残留SEM结构示意图；
图3是实施例8蚀刻过后，CD Loss和蚀刻角度SEM结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术方案做进一步的描述，故做如下具体实施例，但本发明的内容不仅仅局限于实施例所述范围，凡是不背离本发明的构思及等同替代，均在本发明的保护范围之内。
以下通过实施例1-17及对比例1-6，对本发明公开的蚀刻液做进一步的说明。
实施例1-17、对比例1-6蚀刻液配方如表一所示。
表一 单位：wt％
表一中，实施例1-17是本发明的具体配方，对比例1缺少本发明的硝酸，对比例2缺少本发明的硫酸，对比例3缺少本发明的有机酸，对比例4缺少本发明的硝酸盐，对比例5缺少本发明的助剂，对比例6缺少本发明的硝酸盐和助剂。
待蚀刻产品包括抗蚀刻层、CuNi金属层、铝层、钼层，所述CuNi金属层的厚度为所述铝层的厚度/>钼层的厚度为/>本发明中，所述蚀刻温度为38-40℃。所述CuNi金属层的蚀刻时间为20-35s，铝钼层蚀刻时间为60-80s。
在玻璃基板上采用溅射法依次层叠由CuNi金属系材料形成的金属保护膜和由铝钼为主成分的材料形成的CuNi-Al-Mo系多层薄膜，经显影、曝光工序后形成有期望的抗蚀涂层图案。玻璃基板的蚀刻温度为35-40℃。蚀刻结束，用纯水进行漂洗后干燥。
通过以下标准对金属残留、蚀刻均匀性、CuNi金属层侧蚀量、蚀刻角度、CD Loss、CuNi金属层图案的完整度，进行评价。CuNi金属层侧蚀量标准值：＜0.25μm；CDLoss标准值：＜0.4μm；蚀刻角度＜55°。测试评价结果如表二所示。
表二
通过表二测试结果即可以看出，本发明提供的蚀刻液对于CuNi-Al-Mo三层金属结构表现出优秀的性能，尤其是实施例2、8、9、12，CuNi金属层图案完整保存，同时蚀刻角度均值小于55°，CD Loss的均值小于0.4μm，蚀刻稳定性好。对比例1、2、3、4、5、6的测试结果可以看出：对比例1，当体系中不添加硝酸，会有金属残留，蚀刻角度偏大；对比例2，当体系中不添加硫酸时，蚀刻均匀性比较差且蚀刻角度偏大，CuNi金属层图案完整性不好；对比例3，体系中不添加柠檬酸，CuNi金属层的侧蚀量过大，蚀刻角度偏大，CD Loss也偏大；对比例4，体系中不添加硝酸盐，蚀刻角度偏大；对比例5，体系中不添加助剂乙二胺四甲叉膦酸，CuNi金属层侧蚀量过大，CuNi金属层图案的完整度差；对比例6体系中不加硝酸钠和助剂乙二胺四甲叉膦酸，CuNi金属层侧蚀量过大，CuNi金属层图案的完整度差，蚀刻角度过大。
下面以实施例8为例，图1是蚀刻和剥离阻挡膜后CuNi-Al-Mo的SEM结构示意图；由图2可知CuNi金属层的完整度优秀，CuNi金属层的侧蚀量小于0.25μm，蚀刻均匀性好，且无金属残留；由图3计算可得蚀刻角度为52°(＜55°)蚀刻角度良好，CD Loss为0.286μm(＜0.40μm),符合行业工艺参数标准。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种CuNi-Al-Mo蚀刻液，其特征在于包含：硝酸、硫酸、有机酸、硝酸盐化合物和助剂；其中，按重量百分比计，硝酸的含量为2wt％，硫酸的含量为12wt％，有机酸的含量为25wt％-40wt％，硝酸盐化合物的含量为1.8wt％-3.2wt％，助剂的含量为0.05wt％-0.3wt％，其余为水；
所述助剂为选自氨基三亚甲基膦酸、2-羟基膦酰基乙酸、乙二胺四甲叉膦酸、苯并三氮唑钠、苯并三氮唑和葡萄糖酸钠的一种或两种以上。
2.如权利要求1所述的一种CuNi-Al-Mo蚀刻液，其特征在于：所述有机酸为选自乙酸、柠檬酸、戊酸、丙二酸、乙醇酸、琥珀酸、丙酸、甲烷磺酸及它们的盐的一种或两种以上。
3.如权利要求1所述的一种CuNi-Al-Mo蚀刻液，其特征在于：所述硝酸盐化合物为选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵、硝酸铝和硝酸镁的一种或两种以上。
4.如权利要求1所述的一种CuNi-Al-Mo蚀刻液，其特征在于：所述硝酸盐选自钠盐和钾盐中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种CuNi-Al-Mo蚀刻液，其特征在于：所述硝酸盐采用硝酸钠。
6.如权利要求1所述的一种CuNi-Al-Mo蚀刻液，其特征在于：所述硝酸盐的含量为1.5-2wt％。
7.如权利要求1所述的一种CuNi-Al-Mo蚀刻液，其特征在于：所述助剂的含量为0.15-0.25wt％。
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