CN113969173A - 一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，以重量百分比为100％计算，所述蚀刻液包括磷酸20‑50％、硝酸3‑8％、硫酸1‑3％、醋酸10‑20％、抑制剂0.5‑2％和清洗剂0.1‑1.5％，余量为纯水；所述抑制剂包括无机钾盐和有机膦酸钠盐；所述清洗剂为纤维素交联聚合物，所述纤维素交联聚合物为纤维素与聚羧酸类化合物交联而得。纤维素交联聚羧酸类化合物，含有大量的羧基、羟基以及聚合烯酸，一方面与银离子螯合，使银离子沉淀，可减缓银蚀刻速率，另一方面纤维素交联聚合物与银离子和ITO螯合后，在形成沉淀的同时，还将金属离子从溶液中脱离出来，从而有效去除蚀刻后Ag和ITO残渣。

Description

一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液
技术领域
本发明涉及蚀刻液领域，尤其涉及一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液。
背景技术
透反射式高电导薄膜是液晶显示器领域重要的电极材料，新型透反射式高电导薄膜已经成为平板显示领域中不可或缺的一项材料。该材料一般是利用高反射、高电导的金属Ag和透明导电氧化物ITO多层复合制备出性能优异的透反射式高电导薄膜ITO/Ag/ITO，在现有的ITO/Ag/ITO多层薄膜的制备过程中，需要对ITO/Ag/ITO进行蚀刻，以获得所需的图案或结构单元。
由于ITO层的蚀刻速度较慢，Ag层蚀刻速度较快，蚀刻时常出现蚀刻不完全，ITO/Ag/ITO复合金属膜分层，整个蚀刻过程难以控制。现有技术中常通过添加甘油或乙二醇来增加蚀刻液粘度，来减缓Ag蚀刻速率，解决分层的技术问题。但是实际应用中，甘油和乙二醇的粘度受温度影响明显，温度升高会导致甘油和乙二醇粘度增大，进而导致局部醋酸挥发和生成的亚硝酸分解，进而影响蚀刻效果，容易造成Ag和ITO残渣残留。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻无残渣，不分层的蚀刻液。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，以重量百分比为100％计算，所述蚀刻液包括磷酸20-50％、硝酸3-8％、硫酸1-3％、醋酸10-20％、抑制剂0.5-2％和清洗剂0.1-1.5％，余量为纯水；所述抑制剂包括无机钾盐和有机膦酸钠盐；所述清洗剂包括纤维素交联聚合物。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述纤维素交联聚合物为纤维素与聚羧酸类化合物交联而得。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述纤维素为羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、羧甲基纤维素和羧乙基纤维素中的一种或多种组合。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述聚羧酸类化合物为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、水解聚马来酸酐、马来酸-丙烯酸共聚物中的一种或多种组合。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述纤维素交联聚合物的反应步骤如下：
S1，将纤维素溶解于聚乙二醇，得到混合液；
S2，将混合液与聚羧酸类化合物混合，在80-120℃条件下反应10-30min得到纤维素交联聚合物。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述纤维素：聚乙二醇：聚羧酸类化合物的重量比为(1-5):(3-8):1。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述无机钾盐为氯化钾、硝酸钾和醋酸钾中的一种或多种组合。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述有机膦酸钠盐为羟基乙叉二膦酸二钠、羟基乙叉二膦酸四钠、乙二胺四甲叉膦酸五钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸七钠、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠和双1,6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠中的一种或多种组合。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括表面活性剂，所述表面活性剂为油酸酰胺丙基二甲基氧化胺、月桂醇醚磷酸酯和聚异丁烯丁二酰亚胺中的一种或多种组合，所述表面活性剂的重量百分比为3-5％。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述蚀刻液的配置方法如下：
S1，在不断搅拌的条件下，将电子级磷酸、硝酸、硫酸和醋酸加入反应釜中得到混合酸；
S2，配置抑制剂和清洗剂：将无机钾盐和有机膦酸钠盐溶于纯水中，超声振荡得到抑制剂；在不断搅拌的条件下，将有机膦酸加入纤维素交联聚合物中，超声振荡得到清洗剂；
S3，在反应釜中依次加入混合酸、表面活性剂、抑制剂、清洗剂，充分搅拌并真空过滤，得到蚀刻液。
本发明的一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明中的蚀刻液有特定含量的磷酸、硝酸、硫酸、醋酸、表面活性剂、抑制剂和清洗剂组成，使得蚀刻液能够对ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜进行蚀刻，且蚀刻有无残留，不分层，能够精准的渗透、浸润到特定的部位，从而提高蚀刻效率。
(2)本发明中纤维素交联聚合物，含有大量的羧基、羟基以及聚合烯酸，一方面与银离子螯合，使银离子沉淀，可减缓银蚀刻速率，另一方面纤维素交联聚合物与银离子和ITO螯合后，在形成沉淀的同时，还将金属离子从溶液中脱离出来，从而有效去除蚀刻后Ag和ITO残渣。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明蚀刻液刻蚀ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的分层效果SEM(电子显微镜)观察图；
图2为本发明蚀刻液刻蚀ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的残留效果SEM(电子显微镜)观察图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提供了一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，以重量百分比为100％计算，所述蚀刻液包括磷酸20％、硝酸8％、硫酸3％、醋酸20％、抑制剂2％、清洗剂1.5％和表面活性剂5％，余量为纯水；所述抑制剂包括无机钾盐和有机膦酸钠盐；所述清洗剂为纤维素交联聚合物。
所述无机钾盐为氯化钾和硝酸钾。
所述有机膦酸钠盐为羟基乙叉二膦酸二钠和乙二胺四甲叉膦酸五钠。
所述表面活性剂为油酸酰胺丙基二甲基氧化胺。
所述纤维素交联聚合物为纤维素与聚羧酸类化合物交联而得。
所述纤维素为羟基乙基纤维素。
所述聚羧酸类化合物为聚丙烯酸和水解聚马来酸酐。
所述纤维素交联聚合物的反应步骤如下：
S1，将纤维素溶解于聚乙二醇，得到混合液；
S2，将混合液与聚羧酸类化合物混合，在80℃条件下反应10min得到纤维素交联聚合物。
所述纤维素：聚乙二醇：聚羧酸类化合物的重量比为1:3:1。
实施例二
本实施例提供了一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，以重量百分比为100％计算，所述蚀刻液包括磷酸50％、硝酸3％、硫酸1％、醋酸10％、抑制剂0.5％、清洗剂0.1％和表面活性剂3％，余量为纯水；所述抑制剂包括无机钾盐和有机膦酸钠盐；所述清洗剂为纤维素交联聚合物。
所述无机钾盐为氯化钾和醋酸钾中的一种或多种组合。
所述有机膦酸钠盐为二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠和2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠。
所述表面活性剂为油酸酰胺丙基二甲基氧化胺和聚异丁烯丁二酰亚胺。
所述纤维素交联聚合物为纤维素与聚羧酸类化合物交联而得。
所述纤维素为羧甲基纤维素。
所述聚羧酸类化合物为聚丙烯酸钠和马来酸-丙烯酸共聚物。
所述纤维素交联聚合物的反应步骤如下：
S1，将纤维素溶解于聚乙二醇，得到混合液；
S2，将混合液与聚羧酸类化合物混合，在120℃条件下反应30min得到纤维素交联聚合物。
所述纤维素：聚乙二醇：聚羧酸类化合物的重量比为5:8:1。
实施例三
本实施例提供了一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，以重量百分比为100％计算，所述蚀刻液包括磷酸30％、硝酸4％、硫酸2％、醋酸13％、抑制剂1％、清洗剂0.8％和表面活性剂4％，余量为纯水；所述抑制剂包括无机钾盐和有机膦酸钠盐；所述清洗剂为纤维素交联聚合物。
所述无机钾盐为醋酸钾。
所述有机膦酸钠盐为羟基乙叉二膦酸二钠、乙二胺四甲叉膦酸五钠和2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠。
所述表面活性剂为油酸酰胺丙基二甲基氧化胺、月桂醇醚磷酸酯和聚异丁烯丁二酰亚胺。
所述纤维素交联聚合物为纤维素与聚羧酸类化合物交联而得。
所述纤维素为羟基乙基纤维素和羧乙基纤维素。
所述聚羧酸类化合物为聚丙烯酸钠、水解聚马来酸酐和马来酸-丙烯酸共聚物。
所述纤维素交联聚合物的反应步骤如下：
S1，将纤维素溶解于聚乙二醇，得到混合液；
S2，将混合液与聚羧酸类化合物混合，在100℃条件下反应20min得到纤维素交联聚合物。
所述纤维素：聚乙二醇：聚羧酸类化合物的重量比为3:5:1。
实施例四
本实施例提供了一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，以重量百分比为100％计算，所述蚀刻液包括磷酸40％、硝酸7％、硫酸2％、醋酸18％、抑制剂1.5％、清洗剂1.2％和表面活性剂4％，余量为纯水；所述抑制剂包括无机钾盐和有机膦酸钠盐；所述清洗剂为纤维素交联聚合物。
所述无机钾盐为氯化钾、硝酸钾和醋酸钾。
所述有机膦酸钠盐为羟基乙叉二膦酸二钠、羟基乙叉二膦酸四钠、乙二胺四甲叉膦酸五钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸七钠、 2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠和双1,6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠。
所述表面活性剂为油酸酰胺丙基二甲基氧化胺、月桂醇醚磷酸酯和聚异丁烯丁二酰亚胺。
所述纤维素交联聚合物为纤维素与聚羧酸类化合物交联而得。
所述纤维素为羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、羧甲基纤维素和羧乙基纤维素。
所述聚羧酸类化合物为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、水解聚马来酸酐、马来酸- 丙烯酸共聚物。
所述纤维素交联聚合物的反应步骤如下：
S1，将纤维素溶解于聚乙二醇，得到混合液；
S2，将混合液与聚羧酸类化合物混合，在110℃条件下反应25min得到纤维素交联聚合物。
所述纤维素：聚乙二醇：聚羧酸类化合物的重量比为4:7:1。
上述蚀刻液的配置方法如下：
S1，在不断搅拌的条件下，将电子级磷酸、硝酸、硫酸和醋酸加入反应釜中得到混合酸；
S2，配置抑制剂和清洗剂：将无机钾盐和有机膦酸钠盐溶于纯水中，超声振荡得到抑制剂；在不断搅拌的条件下，将有机膦酸加入纤维素交联聚合物中，超声振荡得到清洗剂；
S3，在反应釜中依次加入混合酸、表面活性剂、抑制剂、清洗剂，充分搅拌并真空过滤，得到蚀刻液。
对比例一
本对比例为无抑制剂和清洗剂的ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜蚀刻液，以重量百分比为100％计算，所述蚀刻液包括磷酸30％、硝酸3％、硫酸1％、醋酸 10％和表面活性剂3％，余量为纯水。
所述表面活性剂为油酸酰胺丙基二甲基氧化胺。
对比例二
本对比例为无清洗剂的ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜蚀刻液，以重量百分比为100％计算，所述蚀刻液包括磷酸30％、硝酸3％、硫酸1％、醋酸10％、抑制剂0.5％和表面活性剂3％，余量为纯水；所述抑制剂包括无机钾盐和有机膦酸钠盐。
所述无机钾盐为氯化钾和硝酸钾。
所述有机膦酸钠盐为羟基乙叉二膦酸二钠和乙二胺四甲叉膦酸五钠。
所述表面活性剂为油酸酰胺丙基二甲基氧化胺。
对比例三
本对比例为抑制剂的ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜蚀刻液，以重量百分比为 100％计算，所述蚀刻液包括磷酸30％、硝酸3％、硫酸1％、醋酸10％、清洗剂0.1％和表面活性剂3％，余量为纯水；所述清洗剂为纤维素交联聚合物。
所述表面活性剂为油酸酰胺丙基二甲基氧化胺。
所述纤维素交联聚合物为纤维素与聚羧酸类化合物交联而得。
所述纤维素为羟基乙基纤维素。
所述聚羧酸类化合物为聚丙烯酸钠。
所述纤维素交联聚合物的反应步骤如下：
S1，将纤维素溶解于聚乙二醇，得到混合液；
S2，将混合液与聚羧酸类化合物混合，在80℃条件下反应10min得到纤维素交联聚合物。
所述纤维素：聚乙二醇：聚羧酸类化合物的重量比为1:3:1。
对比例蚀刻液的配置方法参照实施例。
在玻璃基板上采用直流和射频磁控溅射法形成ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜，经曝光、显影，形成抗蚀刻层图案。然后将玻璃基板在35℃下用实施例和对比例制备的蚀刻液进行蚀刻，通过扫描电镜(SEM)和电学显微镜(OM)观察蚀刻后的效果，并统计蚀刻完成或者蚀刻效果，结果见表1和图1-2。
表1 ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻效果
Ag与ITO的蚀刻速率比/％ 残留 分层 图案边缘
实施例一 98.8 无 无 光滑
实施例二 98.9 无 无 光滑
实施例三 99.3 无 无 光滑
实施例四 99.6 无 无 光滑
对比例一 120.5 有 有 粗糙
对比例二 117.8 有 有 粗糙
对比例三 115.6 有 有 粗糙
采用SEM观察显示，图1中左图为实施例1-4蚀刻效果，右图为对比例蚀刻效果。本实施例1-4对ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻效果良好，Ag与 ITO的蚀刻速率相当，没有出现分层现象，且蚀刻后无残渣，线条平整、精度高；并且能够渗透、浸润到需要蚀刻的部位，具有较高的稳定性。对比例1-3蚀刻时，出现Ag蚀刻速度快，ITO蚀刻速度慢，上层ITO层突出导致分层现象。表1中数据也表现出实施例的蚀刻速率比小于对比例，与图1中SEM观察结果相对应。
表2 ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻后Ag和ITO残留
Figure BDA0003275249460000101
图2为残留结果对比图，左图为实施例蚀刻效果图，右图为对比例蚀刻效果图。从图中可知，对比例蚀刻后出现大量的残留，且蚀刻边缘粗糙，与表1 相对应。
表2所示，实施例中存在很少的Ag残留，几乎无残留；对比例中Ag、In 和Sn均存在不同程度的残留，图2右图中可以明显看到多处有残留。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，其特征在于：以重量百分比为100％计算，所述蚀刻液包括磷酸20-50％、硝酸3-8％、硫酸1-3％、醋酸10-20％、抑制剂0.5-2％和清洗剂0.1-1.5％，余量为纯水；所述抑制剂包括无机钾盐和有机膦酸钠盐；所述清洗剂为纤维素交联聚合物。
2.如权利要求1所述的一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，其特征在于：所述纤维素交联聚合物为纤维素与聚羧酸类化合物交联而得。
3.如权利要求2所述的一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，其特征在于：所述纤维素为羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、羧甲基纤维素和羧乙基纤维素中的一种或多种组合。
4.如权利要求2所述的一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，其特征在于：所述聚羧酸类化合物为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、水解聚马来酸酐、马来酸-丙烯酸共聚物中的一种或多种组合。
5.如权利要求2所述的一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，其特征在于：所述纤维素交联聚合物的反应步骤如下：
S1，将纤维素溶解于聚乙二醇，得到混合液；
S2，将混合液与聚羧酸类化合物混合，在80-120℃条件下反应10-30min得到纤维素交联聚合物。
6.如权利要求5所述的一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，其特征在于：所述纤维素：聚乙二醇：聚羧酸类化合物的重量比为(1-5):(3-8):1。
7.如权利要求1所述的一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，其特征在于：所述无机钾盐为氯化钾、硝酸钾和醋酸钾中的一种或多种组合。
8.如权利要求1所述的一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，其特征在于：所述有机膦酸钠盐为羟基乙叉二膦酸二钠、羟基乙叉二膦酸四钠、乙二胺四甲叉膦酸五钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸七钠、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠和双1,6-亚己基三胺五甲叉膦酸钠中的一种或多种组合。
9.如权利要求1所述的一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，其特征在于：还包括表面活性剂，所述表面活性剂为油酸酰胺丙基二甲基氧化胺、月桂醇醚磷酸酯和聚异丁烯丁二酰亚胺中的一种或多种组合，所述表面活性剂的重量百分比为3-5％。
10.如权利要求1-9任一所述的一种ITO/Ag/ITO复合金属层薄膜的蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻液的配置方法如下：
S1，在不断搅拌的条件下，将电子级磷酸、硝酸、硫酸和醋酸加入反应釜中得到混合酸；
S2，配置抑制剂和清洗剂：将无机钾盐和有机膦酸钠盐溶于纯水中，超声振荡得到抑制剂；在不断搅拌的条件下，将有机膦酸加入纤维素交联聚合物中，超声振荡得到清洗剂；
S3，在反应釜中依次加入混合酸、表面活性剂、抑制剂、清洗剂，充分搅拌并真空过滤，得到蚀刻液。
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