CN1851883A - 形成具有倾角导电层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种形成具有倾角导电层的方法，利用较低的蚀刻温度约25℃～40℃的蚀刻液，或是温度不同的蚀刻液(例如：35℃～30℃/30℃～25℃)，对于基板上的单一导电层或多层结构的导电层进行湿法蚀刻，以获得适当的导电层倾角。
Description
技术领域
本发明是有关于一种形成具有倾角导电层的方法，且特别是有关于一种应用较低蚀刻液温度，而形成具有适当倾角的导电层的方法。
背景技术
目前应用于显示器工艺(如液晶显示器)及半导体相关产业的蚀刻技术，主要是分为湿法蚀刻和干法蚀刻两种技术。干法蚀刻技术的优点是对于微结构控制较好、使工艺组件电性表现良好，但是其真空机台本身抵抗环境中微粒及反应产生的固态副产物能力较差。湿法蚀刻技术的优点是在于其工艺简单、成本低廉、具有优秀的蚀刻选择比，且产量速度(Throughput)快。由于湿法蚀刻进行的化学反应并无特定方向性，乃是属于一种各向同性(Isotropic)蚀刻，因此湿法蚀刻工艺的控制就显得相当重要。控制湿法蚀刻工艺的主要参数有：蚀刻液浓度、蚀刻时间、反应温度等。其中，蚀刻液浓度增加，可加速反应物质到达及离开被蚀刻物表面的速度，而反应温度则控制了化学反应进行的速率。另外，蚀刻液内的反应物除了依赖扩散作用往薄膜表面进行质量传递之外，若适当地搅拌蚀刻液以提供溶液流动，亦可提升反应物输往薄膜表面的能力，因此蚀刻液的搅拌方式亦可影响湿法蚀刻工艺。
在薄膜晶体管中可应用的导线材料很多，例如是金属钼(Mo)/钕化铝(AlNd)、金属铬(Cr)/钕化铝(AlNd)、或钛(Ti)/铝(Al)/钛(Ti)等，依照不同的导线材料而选用适合的湿法蚀刻液。以金属钼为例，以往以过氧化氢(H2O2)作为钼蚀刻液，以得到具适当倾角(Taper)的剖面，然而过氧化氢为强氧化剂，对于目前大部分的工艺机台来说会造成不当氧化，若为了使用过氧化氢而更换所有的工艺机台，则成本势必大幅提高，不符合经济效益。因此，目前以铝蚀刻液在温度45℃左右进行金属导线(包括钼)的湿法蚀刻。铝蚀刻液主要由硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、醋酸(CH3COOH)及水所组成，由于其蚀刻速率最为稳定，目前被广泛运用在半导体工艺中。主要的蚀刻原理是利用硝酸将金属层氧化，再由磷酸和水来分解氧化物；而醋酸则作为缓冲剂(BufferAgent)，以抑制硝酸的解离，维持蚀刻溶液的稳定和延长蚀刻溶液的使用时间。相关反应式如下所示：
然而，在温度45℃左右进行湿法蚀刻时，金属被移除的速率过快，过快的蚀刻率会使金属层无法形成预定的倾角(Taper)。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种形成具有倾角导电层的方法。利用较低蚀刻温度的蚀刻液，或是高低温的蚀刻液，以使蚀刻后的导电层产生适当的倾角，进而提高应用产品的电性和良率。
根据本发明的目的，提出一种形成具有倾角导电层的方法，包括：
(a)提供导电层于基板上；及
(b)以第一蚀刻液蚀刻导电层，以形成第一倾角；其中，第一蚀刻液的蚀刻温度为约25℃～40℃。
根据本发明的目的，再提出一种使导电层形成倾角的方法，包括步骤：
应用第一蚀刻液蚀刻导电层，第一蚀刻液具有第一蚀刻温度；及
应用第二蚀刻液蚀刻导电层，第二蚀刻液具有第二蚀刻温度，
其中，第一蚀刻温度与第二蚀刻温度不相同。优选地，第一蚀刻温度大于等于第二蚀刻温度。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，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绘示依照本发明优选实施例的形成具有倾角导电层的方法流程图。
图2A、2B绘示依照本发明另一优选实施例的形成具有倾角导电层的示意图。
图3A、3B分别显示针对单一金属钼层和单一氮化钼层使用本发明的方法进行湿法蚀刻的实验结果。
【附图标记】
21：基板 23：第一氮化钼层
25：第二氮化钼层 23’：蚀刻后的第一氮化钼层
25’：蚀刻后的第二氮化钼层
具体实施方式
本发明利用较低的蚀刻温度约25℃～40℃，或是温度不同的蚀刻液，针对单一导电层或多层导电结构进行湿法蚀刻，以获得适当的导电层倾角。另外，本发明可以应用在任何导电层的湿法蚀刻工艺中，例如非晶硅薄膜晶体管(TFT)的栅极、或源/漏极，或是低温多晶硅(Low Temperature Poly Silicon，LIPS)薄膜晶体管中的栅极湿法蚀刻工艺。
图1绘示依照本发明优选实施例的形成具有倾角导电层的方法流程图。在此优选实施例中，使用温度不同的蚀刻液对导电层进行蚀刻。首先，提供导电层于基板上，如步骤101所示；接着，以蚀刻温度为t1的第一蚀刻液蚀刻导电层，以形成第一倾角，如步骤102所示；之后，再以蚀刻温度t2的第二蚀刻液蚀刻导电层，以形成第二倾角，其中，第二蚀刻液的蚀刻温度t2低于第一蚀刻液的蚀刻温度t1，如步骤103所示。第一蚀刻液和该第二蚀刻液可具有相同成分。若以铝蚀刻液(硝酸、磷酸、醋酸及水)作为第一蚀刻液和第二蚀刻液，并对包括钼的导电层进行湿法蚀刻，当第一蚀刻液的蚀刻温度为约30℃～35℃，第二蚀刻液的蚀刻温度为约25℃～30℃，蚀刻后导电层具有倾角(taper angle)约30度～70度。
图3A显示针对单一金属钼层使用本发明的方法进行湿法蚀刻的其中一组实验结果，结果显示：蚀刻后钼层具有倾角约41.1度。
除了应用在单一导电层外，本发明还可应用在多层导电层结构。对于包括钼的多层结构导电层，若是以较低蚀刻温度约25～40℃或约25～35℃对此多层结构进行蚀刻；或是先使用第一蚀刻温度约30℃～35℃的第一蚀刻液，再使用第二蚀刻温度为约25℃～30℃的第二蚀刻液进行蚀刻，均可得到具良好倾角约15度～40度的导电层。
请参照图2A、2B，其绘示依照本发明另一优选实施例的形成具有倾角导电层的示意图。如图2A所示，在基板21上形成一多层结构的导电层，包括形成于基板上的第一氮化钼层23(简记为MoNy)，和形成于第一氮化钼层上的第二氮化钼层25(简记为MoNx)。其中，当第一氮化钼层23的第一氮含量y大于等于第二氮化钼层的第二氮含量x时，若以较低蚀刻温度约25～35℃进行蚀刻，或是先使用约30℃～35℃的第一蚀刻液，再使用约25℃～30℃的第二蚀刻液进行蚀刻，则蚀刻后第一氮化钼层23’的倾角θ约15度～40度或是约15度～25度。
当然，第二氮含量x亦可等于0，第一氮含量y不等于0，使基板21上的多层结构成为氮化钼层23和纯钼层25，若使用(1)较低蚀刻温度(约25～40℃或25～35℃)进行蚀刻，或是(2)先使用高温蚀刻液，约30℃～35℃；之后再使用低温蚀刻液，约25℃～30℃进行蚀刻，亦可得到良好倾角。
图3B显示针对单一氮化钼层(x＝y)使用本发明的方法进行湿法蚀刻的其中一组实验结果，结果显示：蚀刻后氮化钼层具有倾角约21.4度。
因此，根据上述本发明的一种形成具有倾角导电层的方法，不论是使用较低蚀刻温度的蚀刻液，或是利用高温低温的蚀刻液，都可使蚀刻后的导电层产生适当的倾角。若应用本发明的方法于非晶硅薄膜晶体管(TFT)的栅极、或源/漏极，或是低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管中的栅极湿法蚀刻工艺，都可提高制成产品的电性和良率。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。
Claims (11)
1.一种形成具有倾角导电层的方法，包括：
(a)提供导电层于基板上；及
(b)以第一蚀刻液蚀刻该导电层，以形成第一倾角；其中，该第一蚀刻液的蚀刻温度为约25℃～40℃。
2.如权利要求1的方法，其中该第一蚀刻液为铝蚀刻液。
3.如权利要求1的方法，其中在步骤(b)之后，还包括：
(c)以第二蚀刻液蚀刻该导电层，以形成第二倾角；其中，该第二蚀刻液的蚀刻温度低于该第一蚀刻液的蚀刻温度。
4.如权利要求3的方法，其中该第二蚀刻液为铝蚀刻液。
5.如权利要求3的方法，其中该第二蚀刻液的蚀刻温度为约25℃～30℃。
6.如权利要求5的方法，其中该第一蚀刻液的蚀刻温度为约30℃～35℃。
7.如权利要求3的方法，其中该导电层包括钼，蚀刻后具有倾角约30度～70度。
8.如权利要求3的方法，其中该第一蚀刻液和该第二蚀刻液具有相同成分。
9.如权利要求1的方法，其中该导电层为多层结构包括钼，该蚀刻后的该导电层具有倾角约15度～40度。
10.如权利要求9的方法，其中该多层结构至少包括：
第一氮化钼层，形成于该基板上；及
第二氮化钼层，形成于该第一氮化钼层上；
其中，该第一氮化钼层的第一氮含量约大于等于该第二氮化钼层的第二氮含量。
11.如权利要求10的方法，其中该蚀刻后的该第一氮化钼层具有倾角约15度～40度。
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