CN114182259A - 一种蚀刻液 - Google Patents
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Abstract
一种蚀刻液，包括以下组分：12～22％质量百分比的过氧化氢；0.5～4％质量百分比的鳌合剂；0.1～2.5％质量百分比的蚀刻抑制剂；0.1～5％质量百分比的蚀刻剂；0.01～2％质量百分比的除残剂；以及溶剂，所述蚀刻剂在不需要增加氟含量的情况下即可大面积地蚀刻多层结构的铜/钼金属膜层，不仅能够抑制铜金属在绝缘膜扩散的现象，还能有效地去除钼金属残留物，所述蚀刻液的性质稳定，蚀刻速率适中且蚀刻轮廓良好，能够有效提升产品的良率。
Description
【技术领域】
本申请涉及蚀刻领域，特别涉及一种蚀刻液。
【背景技术】
薄膜晶体管液晶显示装置(thin-film transistor liquid crystal display,TFT-LCD)的卫星电路是在基板上形成含有铝、铝合金、铜或铜合金等导电性金属膜或硅氧化膜及硅氮化膜等绝缘膜后，在上述膜层涂布光刻胶，通过有纹路的光罩照射光线形成所需纹理的光刻胶，接着通过干蚀刻或湿蚀刻转移光刻胶下层的金属膜或者绝缘膜的纹理，剥离驱除不需要的光刻胶来完成一系列的光刻制程。大型显示光栅及数据金属走线使用环保的铜金属，与传统的铝及铬的走线相比阻力较小。
但铜与玻璃膜及硅之间的黏着力较差，为了防止硅层与铜的扩散，人们使用各种屏障金属设置于两者之间，其中钼或钼合金正在受到大家的青睐，钼或钼合金作为屏障金属充当缓冲金属膜的作用，形成多层金属膜结构。
然而，在大面积使用传统蚀刻液时，喷嘴和喷嘴间的重叠部分中具有产生屏障金属残留的问题。尤其是钼作为屏障金属比起玻璃膜层、硅膜层的残留物较多。在酸领域，因为Zeta电荷，钼会吸附在表面引起残留物不良问题。
【发明内容】
为了解决现有技术中在大面积蚀刻多层结构的铜/钼金属膜层时所产生的钼金属残留物的问题，本申请提供一种蚀刻液，包括以下组分：12～22％质量百分比的过氧化氢；0.5～4％质量百分比的鳌合剂；0.1～2.5％质量百分比的蚀刻抑制剂；0.1～5％质量百分比的蚀刻剂；0.01～2％质量百分比的除残剂；以及溶剂。
更进一步地，所述鳌合剂包括亚氨基二乙酸、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙基内硝基乙酸、氨基三亚(甲基磷酸)、(1-羟基乙烷-1,1-二烯化合物)双(磷酸)、乙基二胺四(甲基磷酸)、二亚乙基三胺五(甲基磷酸)、丙氨酸、谷氨酸、氨基丁酸或甘氨酸。
更进一步地，所述鳌合剂的质量百分比为1.5～3％。
更进一步地，所述蚀刻抑制剂包括唑类化合物。
更进一步地，所述蚀刻抑制剂包括3-氨基-1,2,3-三唑、4-1,2,3-三唑、4-氨基-1,2,4-三唑、5-甲基四唑、5-氨基四唑、咪唑或吡唑。
更进一步地，所述蚀刻抑制剂的质量百分比为0.3～1.0％。
更进一步地，所述蚀刻剂包括磷酸、亚磷酸、次磷酸或焦磷酸。
更进一步地，所述除残剂的质量百分比为0.1～1.0％。
更进一步地，所述除残剂包括具有Al2+、Mg2+、Na+、K+、Li+的硫酸盐、硝酸盐或柠檬酸盐。
更进一步地，所述除残剂包括LiSO4、LiNO3、MgSO4或MgNO3。
本申请的有益效果为:本申请提供一种蚀刻液，包括以下组分：12～22％质量百分比的过氧化氢；0.5～4％质量百分比的鳌合剂；0.1～2.5％质量百分比的蚀刻抑制剂；0.1～5％质量百分比的蚀刻剂；0.01～2％质量百分比的除残剂；以及溶剂。相较于现有技术，本申请所提供的蚀刻剂在不需要增加氟含量的情况下即可大面积地蚀刻多层结构的铜/钼金属膜层，不仅能够抑制铜金属在绝缘膜扩散的现象，还能有效地去除钼金属残留物，所述蚀刻液的性质稳定，蚀刻速率适中且蚀刻轮廓良好，能够有效提升产品的良率。
为了让本申请的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【附图说明】
图1为本申请实施例所提供的蚀刻液所蚀刻的铜/钼金属膜层的结构示意图。
图2为本申请实施例所提供的蚀刻液3在铜离子浓度为0ppm的情况下所蚀刻的铜/钼金属膜层的扫描电子显微镜图片。
图3为本申请实施例所提供的蚀刻液5在铜离子浓度为3000ppm的情况下所蚀刻的铜/钼金属膜层的扫描电子显微镜图片。
【具体实施方式】
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。
本申请实施例提供一种蚀刻液，下文进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
为了解决现有技术中在大面积蚀刻多层结构的铜/钼金属膜层时所产生的钼金属残留物的问题，本申请实施例提供一种蚀刻液，包括以下组分：12～22％质量百分比的过氧化氢；0.5～4％质量百分比的鳌合剂；0.1～2.5％质量百分比的蚀刻抑制剂；0.1～5％质量百分比的蚀刻剂；0.01～2％质量百分比的除残剂；以及溶剂。
优选地，所述过氧化氢的质量百分比为17～20％，当所述蚀刻液具有上述质量百分比范围内的所述过氧化氢时，对多层结构的铜/钼金属膜层具有良好的氧化能力和蚀刻效率，蚀刻速度适当，能够有效抑制铜金属的扩散，且累计处理片数适中，能够提高制程效率并且增加利润。
优选地，所述鳌合剂的质量百分比为1.5～3％，所述鳌合剂的功用主要在于钝化蚀刻制程中氧化的金属离子以确保所述蚀刻液的稳定性，当所述蚀刻液具有上述质量百分比范围内的所述鳌合剂时，可以维持较高的蚀刻效率，确保所述蚀刻液的稳定性，累计处理片数较多，具有良好的经济效益。
优选地，所述鳌合剂包括亚氨基二乙酸(iminodiacetic acid)、氨三乙酸(nitrilotriacetic acid)、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid)、二乙基内硝基乙酸(diethylenetrinitrilacetic acid)、氨基三亚(甲基磷酸)(aminotris(methylenephosphonic acid))、(1-羟基乙烷-1,1-二烯化合物)双(磷酸)((1-hydroxyethane-diyl)bis(phosphonic acid))、乙基二胺四(甲基磷酸)(ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid))、二亚乙基三胺五(甲基磷酸)(diethylenetriaminepenta(methylene phosphonicacid)、丙氨酸(alanine)、谷氨酸(glutamic acid)、氨基丁酸(aminobutyric acid)、甘氨酸(glycin)中的一种或多种，当所述鳌合剂具有上述组分时，能够抑制所述过氧化氢分解，具有提升蚀刻液稳定性的效果。
优选地，所述蚀刻抑制剂的质量百分比为0.3～1.0％，所述蚀刻抑制剂主要用于与金属走线的表面结合以保护所述金属走线，当所述蚀刻液具有上述质量百分比范围内的所述蚀刻抑制剂时，能够在保证蚀刻效率的情况下抑制所述金属走线被腐蚀。
更进一步地，所述蚀刻抑制剂包括唑类化合物，这时就算多层金属膜间的蚀刻速度改变，累计处理片数增加，也能减少所述金属走线的临界偏差(critical dimensionbias,CD bias)，提升制程利润。优选地，所述蚀刻抑制剂包括3-氨基-1,2,3-三唑、4-1,2,3-三唑、4-氨基-1,2,4-三唑、5-甲基四唑、5-氨基四唑、咪唑或吡唑的一种或多种，更优选地，所述蚀刻抑制剂包括5-氨基四唑，它能够更佳提高所述蚀刻液的稳定性以及蚀刻效率。
优选地，所述蚀刻剂的质量百分比为1.0～3.0％，所述蚀刻剂不仅能够蚀刻多层结构的铜/钼金属膜层，还能够调节所述蚀刻液的酸碱值以提升蚀刻速率，当所述蚀刻液具有上述质量百分比范围内的蚀刻剂时，蚀刻速率适中且蚀刻轮廓良好，能够改善蚀刻效率以提升利润。
优选地，所述蚀刻剂可以包括磷酸、亚磷酸、次磷酸或焦磷酸的一种或多种，更优选地，所述蚀刻剂包括磷酸，此时可通过改善蚀刻速度，进而达到改善蚀刻效率以提升利润的效果。
优选地，所述除残剂的质量百分比为0.1～1.0％，所述除残剂包括标准还原电位(standard reduction potential)低于-1.5V的阳离子Al2+、Mg2+、Na+、K+、Li+在内的硫酸盐(sulfate)、硝酸盐(nitrate)或柠檬酸盐(citrate)，具体的，所述除残剂包括LiSO4、LiNO3、MgSO4或MgNO3，进而有效地去除残留的金属钼。
所述溶剂可以为水，优选为去离子水，更优选地，所述溶剂为电阻率在18MΩ·cm以上的去离子水。
相较于现有技术，本实施例所提供的蚀刻剂在不增加氟含量的情况下即可大面积地蚀刻多层结构的铜/钼金属膜层，不仅能够抑制铜金属在绝缘膜扩散的现象，还能有效地去除钼金属残留物，且所述蚀刻液的性质稳定，蚀刻速率适中且蚀刻轮廓良好，能够有效提升产品的良率。
为了更进一步地说明本实施例所提供的蚀刻液的蚀刻效果，请参考表一，本申请的另一个实施例配置了七种不同的蚀刻液，并分别使用上述七种蚀刻液蚀刻基板，将基板上是否有钼金属残留的情况记录于表二。
具体地，蚀刻过程如下：在玻璃基板上蒸镀有机绝缘膜、非晶硅和源漏金属电极，其中，所述源漏电极具有铜/钼(厚度5500/300)两层金属膜。在此上面适用一定的图案的光刻胶工程形成图案的玻璃，接着用金刚石刀切成4cm*3cm大小的试片，将如表1出示的组分所配置的蚀刻液1-7(1kg)分别放入不同烧杯中，将试片放入烧杯中开始蚀刻，蚀刻温度为32℃，总蚀刻时间以末点检出(end point detection,EPD)为基准(即将光刻胶外面的铜/钼金属膜层蚀刻完所花费的时间)过刻30％，最后，在蚀刻液中的铜离子浓度分别为0ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppm、4000ppm、5000ppm及6000ppm时将试片取出，将蚀刻完成的试片清洗并干燥后，在临界偏差(CD bias)为0.6μm的范围内使用扫描电子显微镜观察试片是否有残留钼金属，具体地，请参考图1，CD bias为光刻胶层2之端点至铜/钼金属膜层1之端点之水平距离m。
表一
表一中，IDA为亞氨基二乙酸(iminodiacetic acid)，ATZ为5-氨基四唑(5-aminotetrazole)，AS为硫酸銨(ammonium sulfate)，AP1为磷酸二氫銨(ammoniumphosphate monobasic)。
表二
| 0ppm | 1000ppm | 2000ppm | 3000ppm | 4000ppm | 5000ppm | 6000ppm | |
| 蚀刻液1 | 有 | 有 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 蚀刻液2 | 有 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 蚀刻液3 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 蚀刻液4 | 有 | 有 | 有 | 有 | 无 | 无 | 无 |
| 蚀刻液5 | 有 | 有 | 有 | 有 | 无 | 无 | 无 |
| 蚀刻液6 | 有 | 有 | 有 | 有 | 无 | 无 | 无 |
| 蚀刻液7 | 有 | 有 | 有 | 有 | 无 | 无 | 无 |
由表一及表二可得知，相较于未添加除残剂或添加较少除残剂的蚀刻液4-7，添加了适量除残剂(0.5～1.0％之LiSO4)的蚀刻液1～3在铜离子浓度不到2000ppm时试片即无金属钼残留，蚀刻效果较好，其中，请参考图2，其为蚀刻液3在铜离子浓度为0ppm的情况下所蚀刻的铜/钼金属膜层的扫描电子显微镜图片，蚀刻液3在铜离子浓度为0ppm时试片即无金属钼残留，蚀刻效果佳。
请参考图3，其为蚀刻液5在铜离子浓度为3000ppm的情况下所蚀刻的铜/钼金属膜层的扫描电子显微镜图片，比较蚀刻液1和5之数据可以看出，在没有添加除残剂的情况下，即便将蚀刻液中的氟元素含量提高到两倍以上，在铜离子浓度为3000ppm时试片依旧有金属钼残留。
综上所述，本申请所提供的蚀刻液在添加了适量的除残剂后，其蚀刻效果得到了明显地提升。
以上对本申请实施例所提供的蚀刻液进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种蚀刻液，其特征在于，包括以下组分：
12～22％质量百分比的过氧化氢；
0.5～4％质量百分比的鳌合剂；
0.1～2.5％质量百分比的蚀刻抑制剂；
0.1～5％质量百分比的蚀刻剂；
0.01～2％质量百分比的除残剂；以及
溶剂。
2.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于，所述鳌合剂包括亚氨基二乙酸、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙基内硝基乙酸、氨基三亚(甲基磷酸)、(1-羟基乙烷-1,1-二烯化合物)双(磷酸)、乙基二胺四(甲基磷酸)、二亚乙基三胺五(甲基磷酸)、丙氨酸、谷氨酸、氨基丁酸或甘氨酸。
3.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于，所述鳌合剂的质量百分比为1.5～3％。
4.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻抑制剂包括唑类化合物。
5.根据权利要求4所述的蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻抑制剂包括3-氨基-1,2,3-三唑、4-1,2,3-三唑、4-氨基-1,2,4-三唑、5-甲基四唑、5-氨基四唑、咪唑或吡唑。
6.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻抑制剂的质量百分比为0.3～1.0％。
7.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻剂包括磷酸、亚磷酸、次磷酸或焦磷酸。
8.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于，所述除残剂的质量百分比为0.1～1.0％。
9.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于，所述除残剂包括具有Al2+、Mg2+、Na+、K+、Li+的硫酸盐、硝酸盐或柠檬酸盐。
10.根据权利要求9所述的蚀刻液，其特征在于，所述除残剂包括LiSO4、LiNO3、MgSO4或MgNO3。
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