CN116426924A - 一种面板行业用银制程蚀刻液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种面板行业用银制程蚀刻液及其制备方法，属于集成电路技术领域。由以下原料按重量份制备而成：磷酸30‑50份、硝酸2‑10份、柠檬酸10‑12份、离子液体组合物3‑7份、唑类组合物0.1‑10份和去离子水20‑40份。本发明面板行业用银制程蚀刻液制备方法简单，原料来源广，刻蚀效果好，对布线或电极的损坏较少，具有广阔的应用前景。

Description

一种面板行业用银制程蚀刻液及其制备方法

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种面板行业用银制程蚀刻液及其制备方法。

背景技术

随着前进到全面信息时代，处理和显示大量信息的显示器领域发展迅速，响应这种现象，各种平板显示器已被开发并引起关注。

这种平板显示装置的例子包括液晶显示装置(LCD)、等离子体显示板装置(PDP)、场发射显示装置(FED)、电致发光显示装置(ELD)、有机发光二极管(OLED)等等，并且这样的平板显示装置不仅在消费者电子设备领域例如电视和视频中而且在电脑例如笔记本电脑、移动式电话等中用于各种用途。这些平板显示装置因它们优秀的性质例如形态薄、重量轻和耗电低而迅速替代现有的阴极射线管(NIT)。

特别是，OLED能够在低电压下驱动，同时由装置本身发射光，因此，已经迅速用于小型显示器例如移动装置的市场。另外，在小型显示器中的商业化之后，OLED在大尺寸电视中的商业化即将来临。

同时，导电金属例如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)具有比较优秀的透光率并具有导电性，因此，已经广泛地用作在平板显示装置中使用的彩色滤光片的电极。然而，这些金属也具有高电阻，是平板显示装置扩大和通过改善响应速率实现高分辨率的障碍。

另外，在反射板的情况下，产品主要使用铝(Al)反射板，然而，为了通过提高亮度得到低电耗，已经在从事将所述材料改为具有更高反射率的金属。为此，已经进行了尝试在彩色滤光片的电极中使用比用于平板显示装置中的金属的比电阻低和亮度高的银(Ag：比电阻大约1.59μΩ·cm)层、银合金或包括它们的多层，已经制作了LCD或OLED导线和反射板以求实现平板显示装置的扩大、高分辨率和低电耗，并且需要开发蚀刻液以供利用这种材料。

然而，银(Ag)对于下面的基板例如绝缘基板例如玻璃、用纯非晶硅、掺杂非晶硅等形成的半导体基板的附着性极差，因此不容易沉积，并容易引起导线掀起或剥离。另外，当银(Ag)导电层沉积在基板上时，使用蚀刻液以求将所述导电层形成图案。当在此使用现有蚀刻液作为这样的蚀刻液时，银(Ag)是过度蚀刻或不均匀蚀刻的，导致导线掀起或剥离，和导线的侧剖面变差。

韩国专利No.10-0579421中公开的银蚀刻液利用磷酸、硝酸和乙酸，并与之一起利用辅助氧化物溶剂和含氟碳基表面活性剂作为添加剂。然而，缺点在于用作辅助氧化物溶剂的SO₄ ^2-化合物与银(Ag)反应并以硫化银(Ag₂S)形式留在基板中，而使用ClO₄ ^-化合物是有问题的，因为所述化合物当前被规定为受制于环境法规的材料。另外，所述含氟碳基表面活性剂的问题在于，当银的下层是有机绝缘膜时，位于基板边缘的所述有机绝缘膜容易被所述蚀刻液侵蚀并由此出现剥离现象。

发明内容

本发明的目的在于提出一种面板行业用银制程蚀刻液及其制备方法，制备方法简单，原料来源广，刻蚀效果好，对布线或电极的损坏较少，具有广阔的应用前景。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种面板行业用银制程蚀刻液，包括以下组分：磷酸、硝酸、柠檬酸、离子液体组合物、唑类组合物和去离子水。

作为本发明的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：磷酸30-50份、硝酸2-10份、柠檬酸10-12份、离子液体组合物3-7份、唑类组合物0.1-10份和去离子水20-40份。

作为本发明的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：磷酸40份、硝酸7份、柠檬酸11份、离子液体组合物5份、唑类组合物5份和去离子水30份。

作为本发明的进一步改进，所述唑类组合物选自巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，所述唑类组合物为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑的混合物，质量比为2-4:7。

作为本发明的进一步改进，所述离子液体组合物选自碘化1,3-二甲基咪唑、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、1,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,3-二甲基咪唑高氯酸盐中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，所述离子液体组合物为碘化1,3-二甲基咪唑、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐的混合物，质量比为4-7:2。

作为本发明的进一步改进，所述面板行业用银制程蚀刻液能够蚀刻以银或银合金形成的单层、或同时蚀刻以所述单层和氧化铟层形成的多层。

作为本发明的进一步改进，所述氧化铟选自由氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟锡锌和氧化铟镓锌所组成的组中的至少一种。

本发明进一步保护一种上述面板行业用银制程蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：

(1)按比例称取各原料；

(2)将硝酸、磷酸混合均匀，得到混合酸；

(3)将柠檬酸、离子液体组合物、唑类组合物溶于去离子水中，加入步骤(2)制得的混合酸，搅拌混合均匀，制得面板行业用银制程蚀刻液。

本发明具有如下有益效果：

本发明面板行业用银制程蚀刻液中添加了唑类组合物，其中，唑类化合物在水中能游离出H⁺，其负离子能与金属铜表面上的活性铜原子或腐蚀下来的铜离子结合成十分稳定的络合物，能修补铜金属表面自然形成的氧化亚铜保护膜。其所形成的膜十分致密牢固，虽其厚度只有几个分子，约数百纳米厚，但缓蚀效果很好，且能够调节银层的刻蚀速度。

柠檬酸的添加能够在不损伤半导体氧化物层的情况下将氧化铟膜一并刻蚀，并通过螯合作用，将刻蚀后的金属离子固定，减少金属离子的沉积。

离子液体组合物的添加进一步催化刻蚀反应，控制刻蚀速度，并对金属离子有好的螯合作用，减少磷酸对布线或电极的损坏。

本发明面板行业用银制程蚀刻液制备方法简单，原料来源广，刻蚀效果好，对布线或电极的损坏较少，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种面板行业用银制程蚀刻液。

原料组成(重量份)：磷酸30份、硝酸2份、柠檬酸10份、离子液体组合物3份、唑类组合物0.1份和去离子水20份。

所述唑类组合物为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑的混合物，质量比为2:7。

所述离子液体组合物为碘化1,3-二甲基咪唑、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐的混合物，质量比为4:2。

制备方法包括以下步骤：

(1)按比例称取各原料；

(2)将硝酸、磷酸混合均匀，得到混合酸；

(3)将柠檬酸、离子液体组合物、唑类组合物溶于去离子水中，加入步骤(2)制得的混合酸，搅拌混合均匀，制得面板行业用银制程蚀刻液。

实施例2

本实施例提供一种面板行业用银制程蚀刻液。

原料组成(重量份)：磷酸50份、硝酸10份、柠檬酸12份、离子液体组合物7份、唑类组合物10份和去离子水40份。

所述唑类组合物为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑的混合物，质量比为4:7。

所述离子液体组合物为碘化1,3-二甲基咪唑、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐的混合物，质量比为7:2。

制备方法包括以下步骤：

(1)按比例称取各原料；

(2)将硝酸、磷酸混合均匀，得到混合酸；

(3)将柠檬酸、离子液体组合物、唑类组合物溶于去离子水中，加入步骤(2)制得的混合酸，搅拌混合均匀，制得面板行业用银制程蚀刻液。

实施例3

本实施例提供一种面板行业用银制程蚀刻液。

原料组成(重量份)：磷酸40份、硝酸7份、柠檬酸11份、离子液体组合物5份、唑类组合物5份和去离子水30份。

所述唑类组合物为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑的混合物，质量比为3:7。

所述离子液体组合物为碘化1,3-二甲基咪唑、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐的混合物，质量比为5:2。

制备方法包括以下步骤：

(1)按比例称取各原料；

(2)将硝酸、磷酸混合均匀，得到混合酸；

(3)将柠檬酸、离子液体组合物、唑类组合物溶于去离子水中，加入步骤(2)制得的混合酸，搅拌混合均匀，制得面板行业用银制程蚀刻液。

实施例4

与实施例3相比，不同之处在于，唑类组合物为单一的巯基苯并噻唑。

实施例5

与实施例3相比，不同之处在于，唑类组合物为单一的苯并三氮唑。

实施例6

与实施例3相比，不同之处在于，离子液体组合物为单一的碘化1,3-二甲基咪唑。

实施例7

与实施例3相比，不同之处在于，离子液体组合物为单一的1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐。

对比例1

与实施例3相比，不同之处在于，未添加唑类组合物。

对比例2

与实施例3相比，不同之处在于，未添加离子液体组合物。

测试例1性能测试

在基板上沉积有机绝缘膜，并在其上沉积ITO/Ag/ITO三层膜，然后利用金刚石刀将产物切成500X600mm。

将本发明实施例1-7和对比例1-2制得的面板行业用银制程蚀刻液各自放入喷雾蚀刻型试验设备(型号名称：ETCHER(TFT)，K.C.TechCo.，Ltd.)。温度设定在40℃并升温，当温度达到40±0.1℃时，进行试件的蚀刻过程。总蚀刻时间是60秒。

放置所述基板后开始喷雾，当度过60秒蚀刻时间时，取出所述基板，用去离子水洗涤，然后利用热空气干燥器干燥。洗涤和干燥所述基板进行测量。

1、侧面蚀刻距离测量

利用扫描电子显微镜(SEM；型号名称：SU-8010，由HITACHI，Ltd.制造)测量其横截面，作为对侧面蚀刻距离的测量标准，测量从光致抗蚀剂端到通过蚀刻金属而成孔穴的内部的宽度，利用以下标准评价。

评价标准：

优秀：0.5μm以下；

良好：大于0.5μm小于等于1.0μm；

差：大于1.0μm。

2、残渣测量

利用扫描电子显微镜(SEM；型号名称：SU-8010，HITACHI，Ltd.制造)测量残渣，即在没有覆盖光致抗蚀剂的部分上未被蚀刻的银(Ag)残留现象，利用以下标准评价。结果显示在下面表2中。

评价标准：

优秀：无残渣；

差：出现残渣(残渣是蚀刻不完全的现象，并在整个基板表面上以无定形的形态存在)

3、蚀刻速率的测量

用肉眼测量终点检测(EPD)，得到按时间的蚀刻速率(E/R)。当被蚀刻的金属层的厚度除以EPD时，可以得到

(厚度)/秒(时间)/>

的蚀刻速率。

评价标准：

优秀：小于等于

良好：大于

小于等于/>

差：大于

4、再吸附的测量

利用光致抗蚀剂剥除剂(PR剥除剂)除去光致抗蚀剂。洗涤和干燥所述基板后，对在银蚀刻后，被蚀刻的银(Ag)大多被吸附至例如裸露不同类金属的数据线的位置、或由于卷绕现象可能出现摩擦的特定位置这样的现象，利用扫描电子显微镜(SEM；型号名称：SU-8010，HITACHI，Ltd.制造)通过全面观察进行分析。

评价标准：

优秀：没有再吸附；

差：出现再吸附(银再吸附是由还原引起的吸附，在上述特定位置以球的形式被观察到。

结果见表1。

表1

组别	侧面蚀刻距离	残渣	蚀刻速率	再吸附
					实施例1	优秀	优秀	优秀	优秀
实施例2	优秀	优秀	优秀	优秀
					实施例3	优秀	优秀	优秀	优秀
实施例4	优秀	良好	优秀	良好良好
					实施例5	良好	优秀	良好	优秀
实施例6	良好	良好	优秀	良好
					实施例7	良好	优秀	良好	优秀
对比例1	良好	差	良好	差
					对比例2	差	良好	差	差

由上表可知，本发明实施例1-3制得的面板行业用银制程蚀刻液具有良好的综合性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种面板行业用银制程蚀刻液，其特征在于，包括以下组分：磷酸、硝酸、柠檬酸、离子液体组合物、唑类组合物和去离子水。

2.根据权利要求1所述面板行业用银制程蚀刻液，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：磷酸30-50份、硝酸2-10份、柠檬酸10-12份、离子液体组合物3-7份、唑类组合物0.1-10份和去离子水20-40份。

3.根据权利要求1所述面板行业用银制程蚀刻液，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：磷酸40份、硝酸7份、柠檬酸11份、离子液体组合物5份、唑类组合物5份和去离子水30份。

4.根据权利要求1所述面板行业用银制程蚀刻液，其特征在于，所述唑类组合物选自巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑中的至少一种。

5.根据权利要求4所述面板行业用银制程蚀刻液，其特征在于，所述唑类组合物为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑的混合物，质量比为2-4:7。

6.根据权利要求1所述面板行业用银制程蚀刻液，其特征在于，所述离子液体组合物选自碘化1,3-二甲基咪唑、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、1,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,3-二甲基咪唑高氯酸盐中的至少一种。

7.根据权利要求6所述面板行业用银制程蚀刻液，其特征在于，所述离子液体组合物为碘化1,3-二甲基咪唑、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐的混合物，质量比为4-7:2。

8.根据权利要求1所述面板行业用银制程蚀刻液，其特征在于，所述面板行业用银制程蚀刻液能够蚀刻以银或银合金形成的单层、或同时蚀刻以所述单层和氧化铟层形成的多层。

9.根据权利要求8所述面板行业用银制程蚀刻液，其特征在于，所述氧化铟选自由氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟锡锌和氧化铟镓锌所组成的组中的至少一种。

10.一种如权利要求1-8任一项所述面板行业用银制程蚀刻液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按比例称取各原料；

(2)将硝酸、磷酸混合均匀，得到混合酸；

(3)将柠檬酸、离子液体组合物、唑类组合物溶于去离子水中，加入步骤(2)制得的混合酸，搅拌混合均匀，制得面板行业用银制程蚀刻液。