CN114381734A - 用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物及制备方法、应用和制造薄膜阵列基板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物及制备方法、应用和制造薄膜阵列基板的方法，涉及金属配线蚀刻术领域。该用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物主要由特定用量的双氧水、螯合剂、碳杂环化合物、双氧水稳定剂、有机酸、无机酸、碱、锥度维持剂和水等原料制成，通过上述各原料之间的协同配合作用，使得所制得的蚀刻液组合物能够用于蚀刻铜双层金属配线结构，制程覆盖面广，改善了现有的蚀刻液往往仅能满足某一种金属配线结构的蚀刻，很难满足不同金属配线结构的技术问题，且该蚀刻液组合物的安全性好，成本优异，可有效地应用于铜制程配线的蚀刻。本发明还提供了上述蚀刻液组合物的制备方法和应用。

Description

用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物及制备方法、 应用和制造薄膜阵列基板的方法
技术领域
本发明涉及金属配线蚀刻技术领域，尤其是涉及一种用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物及制备方法、应用和制造薄膜阵列基板的方法。
背景技术
液晶面板阵列基板上形成金属配线的过程通常包括：溅镀(Sputter)成膜工艺、光刻胶或光致抗蚀剂涂布和显影工艺、形成金属配线的湿蚀刻工艺以及金属配线图案化后的去除不需要的光刻胶或光致抗蚀剂剥离工艺。
目前面板厂正往大尺寸、高画质方向发展，由于产品更新升级和工厂资源技术路线转型的需要，不同金属结构工艺的组合使用能更多的提高设计的便利性和提升产品性能裕度。对于不同世代的面板产品金属配线结构，金属配线上下层结构以及不同的阵列基板制作工艺，对蚀刻液的蚀刻特性要求也会不一样。而现有的蚀刻液往往仅能满足某一种金属配线结构的蚀刻，很难满足不同金属配线结构的蚀刻，故当需要蚀刻不同种金属配线结构时，需要采用多种不同的蚀刻液，这无疑造成了蚀刻液的往复切换，设备的往复清洗，或者是更大的设备投资，在蚀刻液的回收端也会因为处理不同的蚀刻液而增加投资和损耗。如果能同时兼容不同金属膜质的蚀刻需要，则可以带来更显著的经济效益。
有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题中的至少一种。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物，可兼容不同金属配线的蚀刻需要，并且节省设备投资，减少使用过程中设备无效运作时间，以缓解现有技术中存在的技术问题。
本发明的第二目的在于提供上述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物的制备方法。
本发明的第三目的在于提供上述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物的应用。
本发明的第四目的在于提供一种制造薄膜阵列基板的方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物，包括以下质量分数的原料：
双氧水3-25wt％，氟离子源0.1-2wt％，螯合剂1.5-9wt％，碳杂环化合物0.01-2wt％，双氧水稳定剂0.03-5wt％，有机酸0.3-5wt％，无机酸0.2-5wt％，碱1-10wt％，锥度维持剂0.1-4wt％以及余量的水；
其中，所述锥度维持剂选自硫酸氢钠/硫酸钠、硫酸氢铵/硫酸铵、磷酸氢二铵/磷酸二氢铵/磷酸三铵、或磷酸氢二钠/磷酸二氢钠/磷酸三钠中的任意一种；
锥度维持剂采用原料A和原料B两种的组合时，原料A和原料B的质量比满足公式(1)：
(mA/mB)2+(mB/mA)2≤5 (1)
其中，mA为原料A的质量，mB为原料B的质量；
锥度维持剂采用原料C、原料D和原料E三种的组合时，原料C、原料D和原料E的质量比满足公式(2)：
((mc+mD)/mE)2+((mc+mE)/mD)2+((mD+mE)/mC)2≤20 (2)
其中，mC为原料C的质量，mD为原料D的质量，mE为原料E的质量。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物包括以下质量分数的原料：
双氧水5-23wt％，氟离子源0.1-1wt％，螯合剂2-9wt％，碳杂环化合物0.01-1.5wt％，双氧水稳定剂0.1-2wt％，有机酸0.3-4wt％，无机酸0.2-4wt％，碱1-7wt％，锥度维持剂0.2-2wt％以及余量的水；
其中，所述锥度维持剂选自硫酸氢钠/硫酸钠、硫酸氢铵/硫酸铵、磷酸氢二铵/磷酸二氢铵/磷酸三铵、或磷酸氢二钠/磷酸二氢钠/磷酸三钠中的任意一种；
锥度维持剂采用原料A和原料B两种的组合时，原料A和原料B的质量比满足公式(1)：
(mA/mB)2+(mB/mA)2≤5 (1)
其中，mA为原料A的质量，mB为原料B的质量；
锥度维持剂采用原料C、原料D和原料E三种的组合时，原料C、原料D和原料E的质量比满足公式(2)：
((mc+mD)/mE)2+((mc+mE)/mD)2+((mD+mE)/mC)2≤20 (2)
其中，mC为原料C的质量，mD为原料D的质量，mE为原料E的质量。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述氟离子源包括氟化氢铵、氟化氢钾、氟化钠、氟化钾、氟化氢钠或氢氟酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述螯合剂包括柠檬酸、亚氨基二乙酸、次氨基三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、氨基三亚甲基膦酸、1-羟基亚乙基-1,1-二磷酸、乙二胺四甲基磷酸或二亚乙基三胺五亚甲基磷酸中的任意一种或至少两种的组合。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述碳杂环化合物包括吡唑、咪唑、三唑、5-氨基四唑、甲基四唑、吡啶、苯并吡唑、苯并咪唑、苯并三氮唑、甲基苯三唑、羟甲基苯三唑中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述双氧水稳定剂包括苯基脲、苯酚磺酸、丁胺、环己胺、二醇类或丙烯酸类中的任意一种或至少两种的组合。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述有机酸包括乙酸、丁酸、戊酸、乙醇酸、葡萄糖酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、甲基磺酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸或磺基水杨酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述无机酸包括硫酸、磷酸、硝酸或氢氟酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述碱包括氢氧化钠、氨、氢氧化钾、异丙醇胺或三乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述双层金属配线结构包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包括Cu金属层，所述第二金属层包括Mo金属层、Ti金属层或Mo-Ti合金层中的任意一种；
优选的，所述第一金属层的厚度为
Figure BDA0003387039570000041
所述第二金属层的厚度为
Figure BDA0003387039570000042
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，所述第二金属层中被蚀刻的Mo金属层和Ti金属层的厚度满足以下公式(3)和公式(4)：
Figure BDA0003387039570000043
Figure BDA0003387039570000044
其中，UT为Ti金属层的厚度，UM为Mo金属层的厚度。
本发明还提供了上述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物的制备方法，包括以下步骤：
将各原料按质量分数混合，得到蚀刻液组合物。
本发明还提供了上述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物在金属配线蚀刻中的应用；
优选的，所述金属配线包括双层金属配线结构，所述双层金属配线结构包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包括Cu金属层，所述第二金属层包括Mo金属层、Ti金属层或Mo-Ti合金层中的任意一种；
优选的，所述第一金属层的厚度为
Figure BDA0003387039570000051
所述第二金属层的厚度为
Figure BDA0003387039570000052
优选的，所述第二金属层中被蚀刻的Mo金属层和Ti金属层的厚度满足以下公式(3)和公式(4)：
Figure BDA0003387039570000053
Figure BDA0003387039570000054
其中，UT为Ti金属层的厚度，UM为Mo金属层的厚度。
本发明还提供了一种制造薄膜阵列基板的方法包括以下步骤：
在基板上制作双层金属结构栅极；
在所述栅极上制作栅极绝缘层；
在所述栅极绝缘层上用氧化物半导体制作活性层；
在所述活性层上制作源极和漏极，其中源极和漏极为双层金属结构；
采用上述的用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物对双层金属进行蚀刻以形成双层金属结构栅极、源极和漏极。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明提供了一种用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物，主要由特定用量的双氧水、螯合剂、碳杂环化合物、双氧水稳定剂、有机酸、无机酸、碱、锥度维持剂和水等原料制成。通过上述各原料之间的协同配合作用，使得所制得的蚀刻液组合物能够兼容不同金属配线的蚀刻需要，制程覆盖面广，并且节省设备投资，减少使用过程中设备无效运作时间，改善了现有的蚀刻液往往仅能满足某一种金属配线结构的蚀刻，很难满足不同金属配线结构的技术问题，且该蚀刻液组合物的安全性好，成本优异，可有效地应用于铜制程配线的蚀刻。
(2)本发明提供了上述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物的制备方法，该制备方法工艺简单，操作方便，适合工业化规模生产。
(3)本发明还提供了上述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物的应用，鉴于上述蚀刻液组合物所具有的优势，使得其在金属配线蚀刻领域具有良好的应用前景。
(4)本发明还提供了一种制造薄膜阵列基板的方法，鉴于上述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物所具有的优势，使得其在制造薄膜阵列基板的方法能够蚀刻双层金属用以形成双层金属结构栅极、源极和漏极。故该蚀刻液组合物在制造薄膜阵列基板的方法中具有良好的应用。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物，包括以下质量分数的原料：
双氧水3-25wt％，氟离子源0.1-2wt％，螯合剂1.5-9wt％，碳杂环化合物0.01-2wt％，双氧水稳定剂0.03-5wt％，有机酸0.3-5wt％，无机酸0.2-5wt％，碱1-10wt％，锥度维持剂0.1-4wt％以及余量的水；
其中，所述锥度维持剂选自硫酸氢钠/硫酸钠、硫酸氢铵/硫酸铵、磷酸氢二铵/磷酸二氢铵/磷酸三铵、或磷酸氢二钠/磷酸二氢钠/磷酸三钠中的任意一种；
锥度维持剂采用原料A和原料B两种的组合时，原料A和原料B的质量比满足公式(1)：
(mA/mB)2+(mB/mA)2≤5 (1)
其中，mA为原料A的质量，mB为原料B的质量；
锥度维持剂采用原料C、原料D和原料E三种的组合时，原料C、原料D和原料E的质量比满足公式(2)：
((mc+mD)/mE)2+((mc+mE)/mD)2+((mD+mE)/mC)2≤20 (2)
其中，mC为原料C的质量，mD为原料D的质量，mE为原料E的质量。
双氧水主要起到氧化剂的作用。双氧水典型但非限制性的质量分数为3％、5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、24％或25％。本发明所采用的双氧水浓度为31％左右。
氟离子源起到对金属铜的蚀刻作用，同时可加速钼和钛的蚀刻。氟离子源典型但非限制性的质量分数为0.1％、0.2％、0.4％、0.5％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％或2％。
螯合剂起到稳定金属离子的作用。当其质量分数低于1.5wt％时，由金属离子浓度升高引起的双氧水分解增加和溶液温度变化会明显增加；当其含量大于9wt％时，材料热稳定性和双氧水稳定性不会有更好的表现，且出现材料粘度增大和溶质析出风险，故螯合剂的用量应控制在特定的数值范围内。螯合剂典型但非限制性的质量分数为1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、8％或9％。
碳杂环化合物起到调节蚀刻速率的作用，具体体现在，一方面，在不添加所述碳杂环化合物的蚀刻液体系中，伴随铜离子含量升高和体系双氧水含量和pH的变化，铜的蚀刻速率会出现显著的下降；另一方面，碳杂环化合物的作用机理是通过在铜界面处的吸附成膜来控制蚀刻速率，随铜离子含量升高，碳杂环化合物在铜/溶液界面处的含量也呈现下降趋势，蚀刻速率对比起始状态反而会出现增加。故本发明通过控制碳杂环化合物的含量，利用过程中的动态变化规律，使碳杂环化合物含量与铜离子含量、双氧水的含量、pH值对蚀刻速率的贡献达到平衡，进而得到更好的蚀刻速率控制效果。碳杂环化合物典型但非限制性的质量分数为0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.5％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％或2％。
双氧水稳定剂主要抑制双氧水分解。双氧水稳定剂典型但非限制性的质量分数为0.03％、0.08％、0.1％、0.2％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％或5％。
有机酸的主要作用为提供质子和有机酸根离子。有机酸典型但非限制性的质量分数为0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％或5％。
无机酸的主要作用为提供质子和无机酸根离子。无机酸典型但非限制性的质量分数为0.2％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％或5％。
碱的主要作用为pH调节。碱典型但非限制性的质量分数为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。
锥度维持剂同时起到体系pH的维持作用和蚀刻速率维持的作用。锥度维持剂典型但非限制性的质量分数为0.1％、0.2％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％或4％。
除了对锥度维持剂在蚀刻液中质量分数的限定，还需要对锥度维持剂具体原料种类以及原料之间用量配比进行限定。在本发明中，锥度维持剂选自同一体系下的两种或者三种原料的组合较为适宜，即均为硫酸盐体系，或者均为磷酸盐体系，例如，硫酸氢钠/硫酸钠、硫酸氢铵/硫酸铵、磷酸氢二铵/磷酸二氢铵/磷酸三铵或磷酸氢二钠/磷酸二氢钠/磷酸三钠。
需要说明的是，硫酸氢钠/硫酸钠中的“/”代表和的意思，是指锥度维持剂为硫酸氢钠和硫酸钠两种的组合，由此类推，磷酸氢二铵/磷酸二氢铵/磷酸三铵是指锥度维持剂为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和磷酸三铵三种原料的组合。
对于锥度维持剂中原料用量之间的配比也直接影响着蚀刻液的效果，故对于原料配比也有一定的限定。当锥度维持剂采用上述原料中的两种组合(原料A/原料B，例如硫酸氢钠-硫酸钠)时，原料A和原料B之间的用量配比应满足上述公式(1)。
当锥度维持剂采用上述原料中的三种组合(原料A/原料B/原料C，例如磷酸氢二铵-磷酸二氢铵-磷酸三铵)时，原料A、原料B和原料C之间的用量配比应遵循上述公式(2)。
上述锥度维持剂只有选择特定原料的组合，以及保持原料间特定的配比，才能使得配线底角的锥度更加稳定。
余量水，是指本发明蚀刻液组合物的组分中除去双氧水、螯合剂、碳杂环化合物、双氧水稳定剂、有机酸、无机酸、碱、锥度维持剂以及任选地其他原料之外的余量为水，水与双氧水、螯合剂、碳杂环化合物、双氧水稳定剂、有机酸、无机酸、碱、锥度维持剂以及任选地其他原料的质量百分含量之和为100％。
本发明提供的用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物主要采用特定用量的双氧水、螯合剂、碳杂环化合物、双氧水稳定剂、有机酸、无机酸、碱、锥度维持剂和水等原料制成。通过上述各原料之间的协同配合作用，使得所制得的蚀刻液组合物能够用于蚀刻铜双层金属配线结构，制程覆盖面广，改善了现有的蚀刻液往往仅能满足某一种金属配线结构的蚀刻，很难满足不同金属配线结构的技术问题，且该蚀刻液组合物的安全性好，成本优异，可有效地应用于铜制程配线的蚀刻。
在本发明中的“包括……”意指其除所述组分外，可以包括其它组分，这些组分赋予所述蚀刻液组合物不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”还可以替换为封闭式的“为”或“由……制成”。
作为本发明的一种可选实施方式，用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物包括以下质量分数的原料：
双氧水5-23wt％，氟离子源0.1-1wt％，螯合剂2-9wt％，碳杂环化合物0.01-1.5wt％，双氧水稳定剂0.1-2wt％，有机酸0.3-4wt％，无机酸0.2-4wt％，碱1-7wt％，锥度维持剂0.2-2wt％以及余量的水；
其中，锥度维持剂选自硫酸氢钠/硫酸钠、硫酸氢铵/硫酸铵、磷酸氢二铵/磷酸二氢铵/磷酸三铵、或磷酸氢二钠/磷酸二氢钠/磷酸三钠中的任意一种；
锥度维持剂采用原料A和原料B两种的组合时，原料A和原料B的质量比满足公式(1)：
(mA/mB)2+(mB/mA)2≤5 (1)
其中，mA为原料A的质量，mB为原料B的质量；
锥度维持剂采用原料C、原料D和原料E三种的组合时，原料C、原料D和原料E的质量比满足公式(2)：
((mc+mD)/mE)2+((mc+mE)/mD)2+((mD+mE)/mC)2≤20 (2)
其中，mC为原料C的质量，mD为原料D的质量，mE为原料E的质量。
通过对各原料用量的进一步限定，使得蚀刻液组合物的整体性能更佳。
对于各原料的具体种类也有一定的选择。
作为本发明的一种可选实施方式，氟离子源包括氟化氢铵、氟化氢钾、氟化钠、氟化钾、氟化氢钠或氢氟酸中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，螯合剂包括柠檬酸、亚氨基二乙酸、次氨基三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、氨基三亚甲基膦酸、1-羟基亚乙基-1,1-二磷酸、乙二胺四甲基磷酸或二亚乙基三胺五亚甲基磷酸中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，碳杂环化合物包括吡唑、咪唑、三唑、5-氨基四唑、甲基四唑、吡啶、苯并吡唑、苯并咪唑、苯并三氮唑、甲基苯三唑或羟甲基苯三唑中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，双氧水稳定剂包括苯基脲、苯酚磺酸、丁胺、环己胺、二醇类或丙烯酸类中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，有机酸包括乙酸、丁酸、戊酸、乙醇酸、葡萄糖酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、甲基磺酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸或磺基水杨酸中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，无机酸包括硫酸、磷酸、硝酸或氢氟酸中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，碱包括氢氧化钠、氨、氢氧化钾、异丙醇胺或三乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一种可选实施方式，双层金属配线结构包括第一金属层和第二金属层，第一金属层包括Cu金属层，第二金属层包括Mo金属层、Ti金属层或Mo-Ti合金层中的任意一种。
也就是，本发明中的双层金属配线结构可以为Cu金属层与Mo金属层形成的叠层，也可以是Cu金属层与Ti金属层形成的叠层，还可以是Cu金属层与Mo-Ti合金层形成的叠层。
采用本发明提供的蚀刻液组合物可以兼容Cu金属层/Mo金属层(简写Cu/Mo)、Cu金属层/Ti金属层(简写Cu/Ti)或Cu金属层/Mo-Ti合金层(简写Cu/Mo-Ti)的双层膜的蚀刻，可有效地应用于铜制程配线的蚀刻。
需要说明的是，本发明提供的蚀刻液组合物对于第一金属层和第二金属层的蚀刻能力是不同的，其对于第一金属层的蚀刻能力要优于对于第二金属层的蚀刻能力。
作为本发明的一种可选实施方式，第一金属层的厚度为
Figure BDA0003387039570000121
第二金属层的厚度为
Figure BDA0003387039570000122
第一金属层典型但非限制性的厚度为
Figure BDA0003387039570000123
Figure BDA0003387039570000124
或
Figure BDA0003387039570000125
第二金属层典型但非限制性的厚度为
Figure BDA0003387039570000126
或
Figure BDA0003387039570000127
作为本发明的一种可选实施方式，第二金属层中被蚀刻的Mo金属层和Ti金属层的厚度满足以下公式(3)和公式(4)：
Figure BDA0003387039570000128
Figure BDA0003387039570000129
其中，UT为Ti金属层的厚度，UM为Mo金属层的厚度。
也就是说，当该蚀刻液组合物单独用于蚀刻Cu金属层/Mo金属层时，被蚀刻的Mo金属层的厚度为UM，当将该蚀刻液组合物单独用于蚀刻Cu金属层/Ti金属层时，被蚀刻的Ti金属层的厚度为UT，UM和UT满足上述公式。
当该蚀刻液组合物用于蚀刻Cu金属层/Mo-Ti合金层时，则Mo-Ti合金层中被蚀刻的Mo金属层的厚度UM和被蚀刻的Ti金属层的厚度UT满足上述公式。
根据本发明的第二个方面，还提供了上述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物的制备方法，包括以下步骤：
将各原料按质量分数混合，得到蚀刻液组合物。
本发明还提供了上述蚀刻液组合物的制备方法，该制备方法工艺简单，操作方便，适合工业化规模生产。
根据本发明的第三个方面，还提供了上述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物在金属配线蚀刻中的应用。
鉴于上述蚀刻液组合物所具有的优势，使得其在金属配线蚀刻领域具有良好的应用前景。
作为本发明的一种可选实施方式，金属配线包括双层金属配线结构，所述双层金属配线结构包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包括Cu金属层，所述第二金属层包括Mo金属层、Ti金属层或Mo-Ti合金层中的任意一种。
作为本发明的一种可选实施方式，第一金属层的厚度为
Figure BDA0003387039570000131
所述第二金属层的厚度为
Figure BDA0003387039570000132
作为本发明的一种可选实施方式，第二金属层中被蚀刻的Mo金属层和Ti金属层的厚度满足以下公式(3)和公式(4)：
Figure BDA0003387039570000133
Figure BDA0003387039570000134
其中，UT为Ti金属层的厚度，UM为Mo金属层的厚度。
根据本发明的第四个方面，还提供了一种制造薄膜阵列基板的方法包括以下步骤：
在基板上制作双层金属结构栅极；
在栅极上制作栅极绝缘层；
在栅极绝缘层上用氧化物半导体制作活性层；
在活性层上制作源极和漏极，其中源极和漏极为双层金属结构；
采用上述的用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物。
鉴于上述用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物所具有的优势，使得其在制造薄膜阵列基板的方法能够蚀刻双层金属用以形成双层金属结构栅极、源极和漏极。故该蚀刻液组合物在制造薄膜阵列基板的方法中也具有良好的应用。
下面结合具体实施例和对比例对本发明作详细说明。
实施例1-实施例8和对比例1-对比例9
实施例1-8和对比例1-9分别提供了一种用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物，包括如表1和表2所示的各组分。
表1
Figure BDA0003387039570000141
表2
Figure BDA0003387039570000142
Figure BDA0003387039570000151
上述各实施例和对比例提供的蚀刻液组合物的制备方法，包括以下步骤：
将各原料按质量分数混合，得到蚀刻液组合物。
为了比较各实施例和对比例的技术效果，特设以下实验例。
实验例
对各实施例和对比例提供的蚀刻液组合物对于双层金属配线结构的蚀刻效果进行检测。其中，量测方法为SEM量测，各条件蚀刻锥角对应的蚀刻深度均为0.7-1微米。具体结果如表3所示。
表3
Figure BDA0003387039570000152
Figure BDA0003387039570000161
Figure BDA0003387039570000171
注：○表示蚀刻完全，Δ表示蚀刻不完全
从表3中数据可以看出，本发明各实施例提供的蚀刻液组合物对于不同厚度的金属层均有一定的蚀刻效果，且整体蚀刻效果要优于对比例提供的蚀刻液组合物的蚀刻效果。
具体的，从实施例1、实施例2、对比例1和对比例2可以看出，分别针对铜膜厚度为
Figure BDA0003387039570000181
和
Figure BDA0003387039570000182
的产品，实施例1、实施例2均能同时蚀刻底层金属为钼和底层金属为钛的铜双层膜，并且其bathlife区间内锥角稳定，而不含氟离子源的对比例1和对比例2在针对底层金属的去除能力是不符合预期的。从实施例3、实施例4、对比例3和对比例4可以看出，针对铜膜厚度为
Figure BDA0003387039570000183
的产品，实施例3、实施例4均能同时蚀刻底层金属为钼和底层金属为钛的铜双层膜，并且其bathlife区间内锥角稳定，而缺乏锥度维持剂的对比例3，在bathlife从100ppm增加至2000ppm和4000ppm时，其锥角出现超过20％的下降。从实施例5、实施例6、对比例5和对比例6可以看出，针对铜膜厚度为
Figure BDA0003387039570000184
的产品，实施例5、实施例6均能同时蚀刻底层金属为钼和底层金属为钛的铜双层膜，并且其bathlife区间内锥角稳定，而未采用本发明特定锥度维持剂的对比例5和对比例6，在bathlife从100ppm增加至2000ppm和4000ppm时，其锥角则出现超过20％的下降。从实施例7、实施例8、对比例7和对比例8可以看出，针对
Figure BDA0003387039570000185
和
Figure BDA0003387039570000186
铜膜厚度的产品，实施例7和实施例8能同时兼容
Figure BDA0003387039570000187
和
Figure BDA0003387039570000188
两个厚度的产品，并在bathlife内维持产品锥角的稳定，而对比例7和对比例8则出现
Figure BDA0003387039570000189
厚度产品的锥角比
Figure BDA00033870395700001810
产品锥角低20％的现象，并且随着bathlife增加，其锥角出现下降，说明实施例7、实施例8使用的蚀刻液组合物能同时满足不同底层金属的去除，不同膜厚和bathlife条件下均能更好的维持产品锥角的稳定性。
另外，从对比例3-8和实施例3-8可以看出，仅使用当只采用一种原料作为锥度维持剂而不采用本发明特定原料的组合时，在使用过程中，锥角会随bathlife及产品特性的变化出现较剧烈的波动，并无法满足产品锥角的稳定性。从对比例9可以看出，当蚀刻液组合物的部分原料用量不在本发明限定的数值范围内，则会出现金属底部残留的问题，并且角度波动比较剧烈。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物，其特征在于，包括以下质量分数的原料：
双氧水3-25wt％，氟离子源0.1-2wt％，螯合剂1.5-9wt％，碳杂环化合物0.01-2wt％，双氧水稳定剂0.03-5wt％，有机酸0.3-5wt％，无机酸0.2-5wt％，碱1-10wt％，锥度维持剂0.1-4wt％以及余量的水；
其中，所述锥度维持剂选自硫酸氢钠/硫酸钠、硫酸氢铵/硫酸铵、磷酸氢二铵/磷酸二氢铵/磷酸三铵、或磷酸氢二钠/磷酸二氢钠/磷酸三钠中的任意一种；
锥度维持剂采用原料A和原料B两种的组合时，原料A和原料B的质量比满足公式(1)：
(mA/mB)2+(mB/mA)2≤5 (1)
其中，mA为原料A的质量，mB为原料B的质量；
锥度维持剂采用原料C、原料D和原料E三种的组合时，原料C、原料D和原料E的质量比满足公式(2)：
((mc+mD)/mE)2+((mc+mE)/mD)2+((mD+mE)/mC)2≤20 (2)
其中，mC为原料C的质量，mD为原料D的质量，mE为原料E的质量。
2.根据权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于，包括以下质量分数的原料：
双氧水5-23wt％，氟离子源0.1-1wt％，螯合剂2-9wt％，碳杂环化合物0.01-1.5wt％，双氧水稳定剂0.1-2wt％，有机酸0.3-4wt％，无机酸0.2-4wt％，碱1-7wt％，锥度维持剂0.2-2wt％以及余量的水；
其中，所述锥度维持剂选自硫酸氢钠/硫酸钠、硫酸氢铵/硫酸铵、磷酸氢二铵/磷酸二氢铵/磷酸三铵、或磷酸氢二钠/磷酸二氢钠/磷酸三钠中的任意一种；
锥度维持剂采用原料A和原料B两种的组合时，原料A和原料B的质量比满足公式(1)：
(mA/mB)2+(mB/mA)2≤5 (1)
其中，mA为原料A的质量，mB为原料B的质量；
锥度维持剂采用原料C、原料D和原料E三种的组合时，原料C、原料D和原料E的质量比满足公式(2)：
((mc+mD)/mE)2+((mc+mE)/mD)2+((mD+mE)/mC)2≤20 (2)
其中，mC为原料C的质量，mD为原料D的质量，mE为原料E的质量。
3.根据权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于，所述氟离子源包括氟化氢铵、氟化氢钾、氟化钠、氟化钾、氟化氢钠或氢氟酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述螯合剂包括柠檬酸、亚氨基二乙酸、次氨基三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、氨基三亚甲基膦酸、1-羟基亚乙基-1,1-二磷酸、乙二胺四甲基磷酸或二亚乙基三胺五亚甲基磷酸中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于，所述碳杂环化合物包括吡唑、咪唑、三唑、5-氨基四唑、甲基四唑、吡啶、苯并吡唑、苯并咪唑、苯并三氮唑、甲基苯三唑或羟甲基苯三唑中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述双氧水稳定剂包括苯基脲、苯酚磺酸、丁胺、环己胺、二醇类或丙烯酸类中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的蚀刻液组合物，其特征在于，所述有机酸包括乙酸、丁酸、戊酸、乙醇酸、葡萄糖酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、甲基磺酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸或磺基水杨酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述无机酸包括硫酸、磷酸、硝酸或氢氟酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选的，所述碱包括氢氧化钠、氨、氢氧化钾、异丙醇胺或三乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的蚀刻液组合物，其特征在于，所述双层金属配线结构包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包括Cu金属层，所述第二金属层包括Mo金属层、Ti金属层或Mo-Ti合金层中的任意一种；
优选的，所述第一金属层的厚度为
Figure FDA0003387039560000031
所述第二金属层的厚度为
Figure FDA0003387039560000032
7.根据权利要求6所述的蚀刻液组合物，其特征在于，所述第二金属层中被蚀刻的Mo金属层和Ti金属层的厚度满足以下公式(3)和公式(4)：
Figure FDA0003387039560000033
Figure FDA0003387039560000034
其中，UT为Ti金属层的厚度，UM为Mo金属层的厚度。
8.权利要求1-7任一项所述的用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将各原料按质量分数混合，得到蚀刻液组合物。
9.权利要求1-7任一项所述的用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物在金属配线蚀刻中的应用；
优选的，所述金属配线包括双层金属配线结构，所述双层金属配线结构包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包括Cu金属层，所述第二金属层包括Mo金属层、Ti金属层或Mo-Ti合金层中的任意一种；
优选的，所述第一金属层的厚度为
Figure FDA0003387039560000035
所述第二金属层的厚度为
Figure FDA0003387039560000036
优选的，所述第二金属层中被蚀刻的Mo金属层和Ti金属层的厚度满足以下公式(3)和公式(4)：
Figure FDA0003387039560000041
Figure FDA0003387039560000042
其中，UT为Ti金属层的厚度，UM为Mo金属层的厚度。
10.一种制造薄膜阵列基板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在基板上制作双层金属结构栅极；
在所述栅极上制作栅极绝缘层；
在所述栅极绝缘层上用氧化物半导体制作活性层；
在所述活性层上制作源极和漏极，其中源极和漏极为双层金属结构；
采用权利要求1-7任一项所述的用于蚀刻铜双层金属配线结构的蚀刻液组合物对双层金属进行蚀刻以形成双层金属结构栅极、源极和漏极。
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