CN1268975C - 构图铟锡氧化物的蚀刻剂和制造液晶显示装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于构图铟锡氧化物的蚀刻剂和一种制造液晶显示装置的方法。其中，所述蚀刻剂是HCl、CH3COOH和水的混合溶液；所述方法包括下列步骤：在衬底上形成栅极；在包含衬底的栅极上形成栅极绝缘层和非晶硅层；通过构图非晶硅层形成有源区域；在有源区域上形成源极和漏极；在源极、漏极和栅极绝缘层上形成钝化层；形成针孔用于露出漏极的一部分；在钝化层上形成铟锡氧化物层；使用HCl、CH3COOH和水的混合溶液作为蚀刻剂，通过选择性地蚀刻铟锡氧化物层，形成铟锡氧化物电极，其特征在于HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的1%到10%。
Description
技术领域
本发明涉及一种蚀刻剂，具体涉及一种用于构图铟锡氧化物的蚀刻剂。尽管本发明适用于宽范围的应用，但是它更适用于防止蚀刻工艺期间对底层的损坏和沉淀。
背景技术
一般，使用HCl和HNO3的混合溶液或草酸(C2H2O4)，蚀刻显示装置用作透明电极的铟锡氧化物(ITO)以形成一个图形。下面，参照附图，对用来制造薄膜晶体管显示装置的非晶ITO(a-ITO)的蚀刻工艺进行描述。
图1是表示薄膜晶体管显示装置的一个单元像素的平面图。如图所示，选通线2和数据线4被设置为相互交叉。由透明金属(如ITO)形成的像素电极8设置在由选通线2和数据线4定义的像素区域中。另一方面，栅极绝缘膜(未示出)设置在选通线2和数据线4之间用来电绝缘。在选通线2和数据线4的交叉点处形成一个薄膜晶体管(TFT)以驱动各像素。
具体来说，该TFT包括：连接到选通线2的栅极电极2a；覆盖该栅极电极2a的栅极绝缘膜(未示出)；以图形形式在栅极绝缘膜上形成的有源区域5；在该有源区域5上形成的相互分离的源极4a和漏极4b。而且，该漏极4b通过接触孔9连接到像素电极8。
图2A到2D是用于图示制造过程的沿图1的线II-II的顺序截面图。
如图所示，一种制造方法包括：在玻璃衬底1上形成栅极2a；在栅极2a和玻璃衬底1上顺序淀积栅极绝缘层3、非晶硅5a、和注入高浓度n型离子的n+非晶硅5b(如图2A所示)。通过构图非晶硅5a和n+非晶硅5b形成有源区域5，通过在有源区域5上淀积Mo形成源极4a和漏极4b，然后构图以形成与n+非晶硅5b的中心部分间隔一定距离的部分。
在图2B中，形成源极4a和漏极4b以扩展到非晶硅5a和n+非晶硅5b的端部，并扩展到栅极绝缘层3的一部分上。这里，部分n+非晶硅5b在源极4a和漏极4b之间露出。
此后，在图2C中，在图2B的上述结构上淀积钝化膜7。在通过光刻工艺在钝化膜7上形成接触孔9，露出漏极4b的上面部分之后，在漏极4b上面形成ITO电极8。
如图2D所示，使用HCl和HNO3的混合溶液或草酸作为蚀刻溶液，通过光刻工艺，对淀积的ITO电极8进行构图，形成ITO电极8的图形，其位于未形成薄膜晶体管的区域并连接到露出的漏极4b。
下面，对使用现有的蚀刻溶液对ITO电极8进行构图的过程和薄膜晶体管显示装置的制造方法进行说明。
如图2A所示，在玻璃衬底1上淀积金属以通过光刻工艺构图该金属从而形成栅极2a。
在上述结构上顺序地淀积栅极绝缘膜3、非晶硅5a和n+非晶硅5b。
如图2B所示，在上述结构的整个表面上形成光抗蚀剂，并对其曝光和显影，以在非晶硅5a和n+非晶硅5b朝向栅极2a的上面外围部分形成光抗蚀剂图形。
将光抗蚀剂图形作为蚀刻掩模，通过蚀刻工艺蚀刻非晶硅5a和n+非晶硅5b以形成有源区域5。
去除残留的光抗蚀剂图形并将Mo层淀积在整个表面上。然后，使用光刻工艺对该结构进行再次构图以形成源极4a和漏极4b，它们位于有源区域5的左上方、右上方部分和侧面部分。
而且，如图2C所示，在上述结构上淀积钝化膜7。在钝化膜7上形成光抗蚀剂层，并曝光和显影以形成一个用于露出钝化膜7的图形。
在图2D中，通过蚀刻露出的钝化膜7形成接触孔9以露出漏极4b的一部分。然后，在上述结构的表面上淀积ITO以形成ITO电极8。
图3是表示沿图1的III-III线的截面的截面图。如图所示，可在钝化膜7中形成针孔(pin hole)10，该针孔10露出数据线4的一部分。
在ITO电极8的表面上形成光抗蚀剂层，然后曝光并显影以形成一个图形。之后，将该光抗蚀剂图形作为蚀刻掩模，通过蚀刻工艺形成ITO电极8的图形，其与漏极4b连接并且位于未形成薄膜晶体管的区域。
在该工艺中，当使用HCl和HNO3的混合溶液作为蚀刻溶液时，该蚀刻溶液通过钝化膜7上形成的针孔10接触数据线4。因此，由Mo形成的数据线4被蚀刻。
一般来说，在工艺中使用的HCl和HNO3的混合溶液按重量以分别为18.5％和4.5％的比例与水混合。但使用这样的蚀刻溶液时，蚀刻Mo的速度达到10/秒，因而损坏源极4a和漏极4b。
如上所述，如果数据线4的一部分被蚀刻，则会导致数据线4发生断开。因此，不能使用HCl和HNO3的混合溶液作为蚀刻溶液，用于使用Mo作为源极和漏极的薄膜晶体管显示装置。
因此，使用草酸(其中固体C2H2O4溶解在水中)作为蚀刻溶液。与HCl和HNO3的混合溶液不同，草酸不会蚀刻通过针孔露出的Mo源极和漏极。但是，C2H2O4水溶液(固体C2H2O4溶解在水中)在蚀刻ITO之后被干燥时沉淀成粉状，沉淀的C2H2O4粉粘附在蚀刻设备的管线、管嘴、阀、流量表、泵等上。因而设备被破坏，会产生传感器的错误操作、装置输送错误等问题。
因此，由于上述问题，草酸不能用在轨道(track)型和辊输送型设备中。
如上所述，现有技术中用于蚀刻ITO的HCl和HNO3的混合溶液通过在钝化膜中形成的针孔蚀刻基于Mo的源极和漏极。因而会导致液晶显示装置退化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于构图铟锡氧化物的蚀刻剂和一种使用该蚀刻剂制造液晶显示装置的方法，以消除由于相关技术的局限和缺点导致的一个和多个问题。
本发明的另一个目的是提供一种用于构图铟锡氧化物的蚀刻剂，以防止蚀刻Mo和蚀刻溶液的沉淀。
在下面的描述中会说明本发明的其他特征和优点，可以部分地通过描述可以理解它们，也可以通过实践本发明来理解。通过这里的说明书和权利要求书以及附图中具体指出的结构，可以认识和获得本发明的目的和其他优点。
为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，正如所实施和广泛描述的那样，用于构图铟锡氧化物的蚀刻剂是一种HCl、CH3COOH和水的混合溶液，其特征在于HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的1％到10％。
在本发明的另一个方面，一种制造液晶显示装置的方法包括：在衬底上形成栅极；在包含衬底的栅极上形成栅极绝缘层和非晶硅层；通过构图非晶硅层形成有源区域；在有源区域上形成源极和漏极；在源极和漏极和栅极绝缘层上形成钝化层；在钝化层上形成接触孔以露出漏极的一部分；在钝化层上形成铟锡氧化物层；使用HCl、CH3COOH和水的混合溶液作为蚀刻剂，通过选择性地蚀刻铟锡氧化物层，形成铟锡氧化物电极，其特征在于，其特征在于HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的1％到10％。
在本发明的另一个方面，一种制造液晶显示装置的方法，包括下列步骤：在衬底上形成栅极；在包含衬底的栅极上形成栅极绝缘层和非晶硅层；通过构图非晶硅层形成有源区域；在有源区域上形成钼源极和钼漏极；在钼源极、钼漏极和栅极绝缘层上形成钝化层；在钝化层上形成接触孔以露出漏极的一部分；在钝化层上形成铟锡氧化物层；和使用HCl、CH3COOH和水的混合溶液作为蚀刻剂，通过喷溅工艺，选择性地蚀刻铟锡氧化物层，形成铟锡氧化物电极，其特征在于HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的1％到10％。
应该理解的是，上面的概括描述和下面的具体描述都是示例性和说明性的，并对如权利要求书所要求的本发明作进一步说明。
附图说明
作为本申请一部分包含在其中的用于提供本发明进一步理解的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是现有的液晶显示装置的平面视图；
图2A到2D是图示通过使用现有的蚀刻剂来蚀刻铟锡氧化物的制造过程中的沿图1的II-II线的顺序截面图；
图3是图示使用现有的蚀刻剂时基于Mo的数据线被蚀刻的情形的沿图1的III-III线的截面图；
图4A到4D是图示使用根据本发明的ITO蚀刻剂的制造过程的沿图1的II-II线的顺序截面图；
图5是图示使用根据本发明的ITO蚀刻剂时基于Mo的数据线未被破坏的情形的沿图1的III-III线的截面图。
具体实施方式
下面参照附图中图示的示例，对本发明的实施例进行详细说明。在可能的情况下，在所有附图中使用相同标号来表示相同或相似部分。
图4A到4D是图示通过使用根据本发明的ITO蚀刻剂的制造过程的沿图1的II-II线的顺序截面图；
如图4A所示，在玻璃衬底1上形成栅极2a。在包含衬底1的栅极2a上顺序地形成栅极绝缘膜3、非晶硅5a和n+非晶硅5b。
在图4B中，通过构图非晶硅5a和n+非晶硅5b形成有源区域5。在有源区域5(包括有源区域5的侧表面)上相互分离地形成源极4a和漏极4b。把Mo或Mo合金淀积在包括栅极绝缘膜3的有源区域5上。然后，构图淀积的Mo或Mo合金以形成源极4a和漏极4b。
如图4C所示，在上述结构的整个表面上形成钝化膜7。
在图4D中，在通过光刻工艺在钝化膜7上形成接触孔9，露出漏极4b的上面部分之后，钝化膜7上形成ITO层。通过使用HCl、CH3COOH和水的混合溶液作为蚀刻剂，蚀刻ITO层以形成ITO电极8。ITO电极8连接到露出的漏极4b并位于未形成薄膜晶体管的区域上。
下面对使用本发明的蚀刻剂构图非晶铟锡氧化物(a-ITO)电极8的过程和使用其制造液晶显示装置的方法进行更具体的说明。
如图4A所示，在玻璃衬底1上淀积金属层以通过光刻工艺构图该金属层从而形成栅极2a。
在上述结构上顺序地淀积栅极绝缘膜3、非晶硅5a和n+非晶硅5b。
然后如图4B所示，在上述结构的表面上形成光抗蚀剂层。然后对其曝光和显影，以在非晶硅5a朝向栅极2a的上面和外围部分形成光抗蚀剂图形。
将光抗蚀剂图形作为蚀刻掩模，通过蚀刻工艺构图露出的非晶硅5a和n+非晶硅5b以形成有源区域5。
然后，去除残留的光抗蚀剂图形。将Mo或Mo合金层淀积在整个表面上。使用光刻工艺再次构图该结构以形成源极4a和漏极4b，它们位于有源区域5的左上方、右上方部分和侧面部分。
如图4C所示，在上述结构上的整个表面上淀积钝化膜7。
在图4D中，在钝化膜7上形成光抗蚀剂层，并通过曝光和显影工艺，形成光抗蚀剂图形以露出钝化膜7。
蚀刻钝化膜7以形成接触孔9用于露出漏极4b的一部分。在上述结构的整个表面上淀积a-ITO层，以形成一个a-ITO电极8。
然后，通过使用光刻工艺，在a-ITO电极8的整个表面上形成另一个光抗蚀剂层，以形成一个图形。使用上述的光抗蚀剂图形作为蚀刻掩模，通过蚀刻工艺形成一个a-ITO电极图形。该a-ITO电极图形连接到漏极4b并位于未形成薄膜晶体管的区域。
图5是图示使用根据本发明的ITO蚀刻剂时基于Mo的数据线未被破坏的情形的沿图1的III-III线的截面图。
当使用HCl、CH3COOH和水的混合溶液作为蚀刻剂并且在钝化膜7中形成针孔10时，该蚀刻剂通过针孔10接触源极4a和漏极4b或数据线4。
如上所述，当HCl、CH3COOH和水的混合溶液接触基于Mo或Mo合金的源极4a或数据线4时，由于溶液中的HCl，源极4a和漏极4b或数据线4可能会被蚀刻。但是，通过使HCl、CH3COOH分别占混合溶液重量的1％到10％，可以防止基于Mo或Mo合金的源极4a、漏极4b或数据线4被蚀刻。例如，当HCl占混合溶液的10％而CH3COOH占混合溶液的10％时，水的重量占80％。
也就是说，当HCl和CH3COOH分别以占总重量的1％到10％与水混合并将该混合溶液用作蚀刻剂时，即使如上所述，当蚀刻剂通过针孔10接触基于Mo或Mo合金的源极4a、漏极4b或数据线4的情况下，Mo也不会被蚀刻。
HCl和CH3COOH分别以占总重量的3％到7％与水混合的溶液也可以用作蚀刻剂。根据上述的比例，Mo或Mo合金层不会被蚀刻。例如，本发明中可使用HCl、CH3COOH分别占混合溶液重量的5％，水占90％的溶液。
在本发明中，如果HCl、CH3COOH和水的混合溶液中的HCl的浓度超过总重量的18％时，Mo或Mo合金层会被蚀刻。另外，在低浓度下，Mo或Mo合金层根本不会被蚀刻。
当HCl、CH3COOH和水的混合溶液用作蚀刻剂构图一个ITO层时，可解决使用草酸的现有技术的一个问题。在现有技术中，由于C2H2O4的沉淀会导致设备的损坏。在本发明中，可以使用浸渍(dipping)方法和喷溅(spraying)方法来蚀刻ITO层。
也就是说，由于粉状的C2H2O4溶解在水中，所以在干燥蚀刻剂之后，产生C2H2O4沉淀。通过以期望的比例将HCl、CH3COOH稀释在水中，可以防止该现象。
如上所述，低浓度的HCl、CH3COOH和水的混合溶液被用作构图a-ITO的蚀刻剂。因此，即使在钝化膜(即底层)中形成针孔，源极、漏极和数据线的Mo或Mo合金层也不会被破坏。此外，HCl和CH3COOH的液体状态不会导致在蚀刻和干燥工艺之后产生沉淀的问题。因此，Mo或Mo合金层不会被HCl和CH3COOH破坏，而且，由于避免了沉淀导致的设备故障从而提高了生产率并提高了工艺的可靠性。
本领域技术人员应该理解，在不偏离本发明精神或范围的情况下，可以对本发明的用于构图铟锡氧化物的蚀刻剂和使用该蚀刻剂制造液晶显示装置的方法进行各种修改和变化。因此，本发明应覆盖所有落入所附权利要求及其等同物范围内的修改和变化。
Claims (17)
1.一种用于构图铟锡氧化物的蚀刻剂，所述蚀刻剂是HCl、CH3COOH和水的混合溶液，其特征在于HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的1％到10％。
2.根据权利要求1所述的蚀刻剂，其特征在于，HCl和CH3COOH分别在重量上为1∶1到1∶10。
3.根据权利要求1所述的蚀刻剂，其特征在于，HCl和CH3COOH分别在重量上为10∶1到1∶1。
4.根据权利要求1所述的蚀刻剂，其特征在于，HCl和CH3COOH占混合溶液总重量的6％到20％。
5.根据权利要求1所述的蚀刻剂，其特征在于，HCl和CH3COOH占混合溶液总重量的10％。
6.根据权利要求5所述的蚀刻剂，其特征在于，HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的5％。
7.根据权利要求1所述的蚀刻剂，其特征在于，所述铟锡氧化物为非晶体。
8.一种制造液晶显示装置的方法，包括下列步骤：
在衬底上形成栅极；
在包含衬底的栅极上形成栅极绝缘层和非晶硅层；
通过构图非晶硅层形成有源区域；
在有源区域上形成源极和漏极；
在源极、漏极和栅极绝缘层上形成钝化层；
在钝化层上形成接触孔以露出漏极的一部分；
在钝化层上形成铟锡氧化物层；
使用HCl、CH3COOH和水的混合溶液作为蚀刻剂，通过选择性地蚀刻铟锡氧化物层，形成铟锡氧化物电极，其特征在于HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的1％到10％。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，HCl和CH3COOH占混合溶液总重量的20％。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的3％到10％。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的5％。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过浸渍工艺对铟锡氧化物层进行蚀刻。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过喷溅工艺对铟锡氧化物层进行蚀刻。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述铟锡氧化物层为非晶体。
15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述源极和漏极由钼和钼合金之一形成。
16.一种制造液晶显示装置的方法，包括下列步骤：
在衬底上形成栅极；
在包含衬底的栅极上形成栅极绝缘层和非晶硅层；
通过构图非晶硅层形成有源区域；
在有源区域上形成钼源极和钼漏极；
在钼源极、钼漏极和栅极绝缘层上形成钝化层；
在钝化层上形成接触孔以露出漏极的一部分；
在钝化层上形成铟锡氧化物层；和
使用HCl、CH3COOH和水的混合溶液作为蚀刻剂，通过喷溅工艺，选择性地蚀刻铟锡氧化物层，形成铟锡氧化物电极，其特征在于HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的1％到10％。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，HCl和CH3COOH分别占混合溶液总重量的5％。
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