TW201313879A - 用於金屬互連體之蝕刻劑以及使用其以製備液晶顯示元件的方法 - Google Patents

用於金屬互連體之蝕刻劑以及使用其以製備液晶顯示元件的方法 Download PDF

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Sam-Young Cho
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Abstract

本發明提供一種用以蝕刻在製造一半導體元件時使用之一含銅金屬層的蝕刻劑組成物，及使用該蝕刻劑組成物之蝕刻方法。用以蝕刻一含銅金屬層之蝕刻劑組成物可只包括氟硼酸或合併至少一其他含氟化合物。該蝕刻劑組成物可在蝕刻時不破壞一下方玻璃基板之情形下同時蝕刻一含銅多金屬層，使得半導體元件之產率得以改善。依據該蝕刻劑組成物及使用該蝕刻劑組成物之蝕刻方法，由於未使用一硫酸鹽，故可防止因一段差或腐蝕造成之資料開啟故障。此外，由於亦未使用一有機酸，故可利用形成一微圖案或一精細圖案之優點防止金屬鹽之沈積。

Description

用於金屬互連體之蝕刻劑以及使用其以製備液晶顯示元件的方法 技術領域
本發明係有關於一種用以蝕刻由例如銅形成之供液晶顯示器及半導體元件使用之金屬互連體的蝕刻劑組成物，及使用該蝕刻劑組成物之蝕刻方法。
背景技術
在製造一半導體元件時在一基板上形成一金屬互連體包括使用，例如，濺鍍形成一金屬層，透過光阻塗布、曝光、顯影程序在一選擇區域中形成一光阻圖案，及一蝕刻程序。在半導體元件中，一金屬互連體之電阻是造成一電阻-電容(RC)信號延遲之主要因素。用以形成電路線之蝕刻程序對於製造一可顯示準確及銳利影像之薄膜電晶體-液晶顯示器(TFT-LCD)亦是重要的。在一TFT-LCD之發展中的主要技術趨勢是增加面板尺寸及實現高解析度。
製造一TFT-LCD基板之現有方法大部份使用一鋁(Al)或Al合金層，特別是一鋁-鉬(Al-Mo)合金層，作為TFT之一閘極及源極/汲極電極的一互連體材料。對一大尺寸TFT-LCD而言，重要的是減少一RC信號延遲。為達此目的，已有人建議使用例如銅(Cu)之低電阻金屬以形成一互連體。但是，使用一Cu層以形成一互連體會在例如光阻塗布及圖案化等程序中遭遇困難，且導致例如Cu對一矽絕緣層之弱黏著力的某些缺點。
為了解決這些使用Cu層之缺點，已使用一多金屬層，最常見的是一銅-鈦(Cu-Ti)層或銅-鉬(Cu-Mo)層。由於Ti之化學性質，該Cu-Ti層可在缺少氟離子之情形下蝕刻。但是，使用一含有氟離子之蝕刻劑，特別是起源自一含氫氟酸(HF)之蝕刻劑，會不利地造成一玻璃基板及各種矽層(包括半導體層，及一氮化矽鈍化層)被蝕刻，導致製造故障。此外，透過調整，該Cu/Mo層可具有類似或比該Co-Ti層以具有適當厚度之Cu層及Mo層，且又有利地不需要一含氟離子蝕刻劑。為了解決這些使用Co/Ti層及Cu/Mo層之缺點，可使用一Cu/Ti-Mo層。在這情形下，因為使用多種金屬，多金屬層本來就具有多種不同蝕刻速度，因此透過程序控制是否可達成同時蝕刻該多金屬層，而不是只選擇性地蝕刻一Cu或Cu合金層是重要的。
用於一含Cu金屬層之一蝕刻劑應不僅可蝕刻Cu及其他金屬，亦可形成一平滑蝕刻表面以防止短路。為了防止在沈積在一TFT基板上之多數薄層之間的短路，一切除蝕刻側壁，即，由蝕刻產生之該等金屬層之一蝕刻輪廓，必須具有一平滑均勻之錐形，且該平滑均勻之錐形具有比一上寬度寬之一底寬度。這是因為在該等薄層之間之段差會因該等薄層之平滑錐形蝕刻輪廓而減少。實際上，如果一閘極金屬層具有一不均勻、不準確之蝕刻圖案，則由一TFT-LCD產生之影像會具有一較低之解析度及不清楚之顏色。因此，一Cu或任何其他金屬層之蝕刻表面必須是平滑且沒有被稱為殘留物之小突起。
發明之詳細說明
本發明提供一種用於一含銅(Cu)金屬層之蝕刻劑組成物，其在不破壞一玻璃基板之情形下同時蝕刻一含Cu多金屬層。
本發明提供一種使用該蝕刻劑組成物之蝕刻方法。
依據本發明之一方面，提供一種用於一含銅金屬層之蝕刻劑組成物，依據該蝕刻劑組成物之總重量，該蝕刻劑組成物包含：5.0wt%至30wt%之過氧化氫；0.1wt%至7.0wt%之磷酸；0.1wt%至3.0wt%之一包括鉀離子之氧化輔助劑；0.1wt%至3.0wt%之一以唑為主之化合物；及0.11wt%至2.0wt%之單獨氟硼酸或合併除了該氟硼酸以外之至少一其他含氟化合物，及一剩餘部份之水。
依據本發明之另一方面，提供一種蝕刻一含銅金屬層之方法，該方法包含：在一基板上沈積該含銅金屬層；在該含銅金屬層上形成一光阻圖案；及使用依據本發明之一方面之該蝕刻劑組成物蝕刻該含銅金屬層。
依據本發明之一方面之蝕刻劑組成物可在不破壞一玻璃基板之情形下同時蝕刻多層包括銅之不同金屬，使得該玻璃基板可再使用。當一下方層係由Mo或一Mo合金形成時，由於Mo殘留物不會由於以該蝕刻劑組成物蝕刻而留下，故依據本發明之一方面之蝕刻劑組成物可提供一良好錐形蝕刻輪廓。此外，依據本發明之一方面之蝕刻劑組成物可防止在側蝕刻時臨界尺寸(CD)之減少，且因此，可應用於以一微圖案形成一互連體。使用本發明之蝕刻方法以蝕刻含銅金屬層，可以相同蝕刻劑組成物處理之基板的總數可以增加，使得半導體元件之產率可以增加。
圖式簡單說明
圖1是顯示依據本發明一實施例，蝕刻包括一銅層及一鉬(Mo)-鈦(Ti)合金層之一多金屬層之一方法的示意圖；圖2是透過依據例1之一蝕刻程序使用製備例1之一蝕刻劑組成物製造之薄膜電晶體(TFT)的掃描式電子顯微鏡(SEM)影像；圖3是透過依據例2之一蝕刻程序使用製備例2之一蝕刻劑組成物製造之TFT的SEM影像；圖4是透過依據例3之一蝕刻程序使用製備例3之一蝕刻劑組成物製造之TFT的SEM影像；圖5是透過依據例4之一蝕刻程序使用製備例4之一蝕刻劑組成物製造之TFT的SEM影像；圖6是透過依據比較例1之一蝕刻程序使用製備例5之 一蝕刻劑組成物製造之TFT的SEM影像；及圖7是透過依據比較例2之一蝕刻程序使用製備例6之一蝕刻劑組成物製造之TFT的SEM影像。
最佳態樣
以下，將更詳細地說明一蝕刻劑組成物及一使用該蝕刻劑組成物之蝕刻方法的實施例。
依據本發明之一方面，提供一種用於一含銅金屬層之蝕刻劑組成物。在某些實施例中，該含銅金屬層可用來形成一液晶顯示元件之一電路互連體。
在此所使用之用語“一含銅金屬層”表示一單一含銅層或一多層，且該多層包括含銅之至少一層及可含或不含銅之至少一其他層。例如，該含銅金屬層可以是一單一銅或銅合金層。該含銅金屬層可以是一多層，且該多層包括一單一銅或銅合金層及鉬(Mo)與鈦(Ti)中之至少一金屬之一金屬層。
除非另外指出，在有關蝕刻一多層結構之本發明之實施例中，該銅層或銅合金層可構成該多層結構之一上層，且該其他金屬層，例如，一Mo層，可構成一下層。在某些其他實施例中，該其他金屬層可構成一上層，且該銅或銅合金層可構成該下層。在本發明之某些實施例中，該多層結構可為一交替層結構，其中該銅層及包括Ti與Mo中之至少一者之該其他金屬層交替。該多層結構可依據該上或下層之一材料之種類或黏著力決定。該交替銅層及包括Ti與 Mo中之至少一者之該其他金屬層可具有在該多層結構中之多種厚度組合。例如，該銅層可具有一比包括Ti與Mo中之至少一者之該其他金屬層大之厚度。在某些實施例中，當該Mo與Ti一起形成一單層時，這兩金屬可在該層中呈合金形態。
依據本發明，該蝕刻劑組成物是一包括過氧化氫、磷酸(H3PO4)、一含鉀離子之氧化輔助劑、一以唑為主之化合物、及單獨氟硼酸(HBF4)或合併除了該氟硼酸以外之至少一其他含氟化合物。
在本發明之一實施例中，依據該蝕刻劑組成物之總重量，該蝕刻劑組成物可包括大約5.0wt%至大約30wt%之過氧化氫，大約0.1wt%至大約7.0wt%之磷酸，大約0.1wt%至大約3.0wt%之一含鉀離子之氧化輔助劑，大約0.1wt%至大約3.0wt%之一以唑為主之化合物，大約0.11wt%至大約2.0wt%之單獨氟硼酸或合併除了該氟硼酸以外之至少一其他含氟化合物，及一剩餘部份之水。
在該蝕刻劑組成物中之過氧化氫，磷酸，含鉀離子之氧化輔助劑及以唑為主之化合物可藉由在所屬技術領域中習知之一般方法製備，且可具有一用於半導體製程應用之精純等級。在該蝕刻劑組成物中使用之水可以是用於半導體製程應用之去離子水。具有一用於半導體製程應用之精純等級之呈一水溶液形態的氟硼酸可購買或製備以供使用。
作為該銅或銅合金及該其他金屬層之一氧化劑的依據 本發明之蝕刻劑組成物中之過氧化氫是一用以蝕刻金屬層之主要組分。在某些實施例中，可使用供應用於半導體製程中之，例如，只含有等於或小於數ppb之金屬雜質之具有一精純等級之過氧化氫。
在某些實施例中，過氧化氫可構成該蝕刻劑組成物之總重量之大約5.0wt%至30wt%，且在某些其他實施例中，可構成該蝕刻劑組成物之總重量之大約10wt%至25wt%t。當過氧化氫之量係在這些範圍內時，該蝕刻劑組成物可具有較佳之穩定性且可促進蝕刻。當過氧化氫之量超出大約30wt%時，如果該蝕刻劑組成物由於金屬離子之催化作用而含有該等金屬離子，則可能會發生爆炸。當過氧化氫之量少於5.0wt%時，蝕刻該金屬層可能不是平順的，因此來自該金屬層之殘留物會殘留或嚴重地減少該銅金屬層之蝕刻速度。這會導致該蝕刻劑組成物會變成無法應用。
在本發明之蝕刻劑組成物中，類似過氧化氫，磷酸是用以蝕刻該銅層及例如一Mo層之該其他金屬層的一主要組分。在某些實施例中，可使用供半導體製程應用之具有一含有等於或小於數ppb之金屬雜質之純度的磷酸。
在本發明之蝕刻劑組成物中，磷酸可構成該蝕刻劑組成物之總重量之大約0.1wt%至7.0wt%，且在某些其他實施例中，磷酸可構成該蝕刻劑組成物之總重量之大約2wt%至5wt%。該磷酸可控制可蝕刻該含銅金屬層之蝕刻劑組成物的pH。
當該磷酸之量係在這些範圍內時，蝕刻該含銅金屬層 會是平順的，且可防止由該含銅金屬層形成殘留物。使用在這些範圍內之磷酸，可控制該蝕刻劑組成物之pH為由大約1.5至大約2.5。當該蝕刻劑組成物之pH係在這範圍內時，該含銅金屬層之蝕刻速度會變成適合輕易地控制該蝕刻程序。使用磷酸會導致透過磷酸根離子與氧化之銅離子之結合而形成磷酸鹽，因此增加該含銅金屬在水中之溶解度，使得沒有來自蝕刻該含銅金屬層之殘留物會留下。但是，如果磷酸之量係在上述範圍之上限以上，則該含銅金屬層會被過度蝕刻。如果磷酸之量係在上述範圍之下限以下，則該含銅金屬層之蝕刻速度會降低。
在本發明之蝕刻劑組成物中，該含鉀離子之氧化輔助劑可幫助過該氧化氫增加蝕刻速度。在本發明之一實施例中，該含鉀離子之氧化輔助劑可以是硝酸鉀，該硝酸鉀會在一蝕刻劑組成物中分解成鉀離子(K+)及硝酸根離子(NO3 -)，接受在一多金屬層之一表面上的電子，且因此促進一蝕刻反應。
在本發明之一實施例中，該含鉀離子之氧化輔助劑可構成該蝕刻劑組成物之總重量之大約0.1wt%至3.0wt%。當該含鉀離子之氧化輔助劑之量係在這範圍內時，該蝕刻劑組成物會變成隨著一蝕刻速度增加而更加穩定，且因此，由於以一批蝕刻劑組成物蝕刻所花費之一較長批式工作時間，會導致較大之每單位小時蝕刻的生產量。該含鉀離子之氧化輔助劑之量可調整成少於或多於這範圍以控制該蝕刻速度及該蝕刻輪廓。因此，該含鉀離子之氧化輔助劑可 作為一包含在包括銅及非銅金屬層之多金屬層之同時蝕刻中的調整參數。
在本發明之蝕刻劑組成物中，該以唑為主之化合物可抑制銅之蝕刻以減少在該銅或銅合金層及該其他非銅金屬層之間之蝕刻速度間隔。該以唑為主之化合物可減少一含銅金屬層圖案之臨界尺寸損失，且因此，增加一操作裕度。在此使用之以唑為主之化合物係指包括至少一氮原子及氮、硫或氧之至少一非碳子原子的一5員雜環。在此，吡咯及吲哚係例外地考慮為一以唑為主之化合物。在此使用之以唑為主之化合物沒有特別限制，且可為多種不同化合物，例如，具有至少兩不同原子之化合物之苯四唑、胺四唑、五唑、三唑、咪唑及吡唑，及具有一氮原子之吡咯及吲哚。該以唑為主之化合物之例子包括具有這些化合物之任一化合物之化合物作為一母體及一C1~C6烷基或一C5~C12芳基作為一取代基。在某些實施例中，該以唑為主之化合物可以是胺四唑。
在某些實施例中，該以唑為主之化合物可構成該蝕刻劑組成物之總重量之大約0.1wt%至大約3.0wt%。當該以唑為主之化合物之量係在這範圍內時，可在一CD損失較少及互連體之直線性較佳的情形下，同時蝕刻該銅層及該其他非銅金屬層。
在本發明之蝕刻劑組成物中，氟硼酸可單獨或合併除了該氟硼酸以外之至少一其他含氟化合物使用。除了氟硼酸或氫氟酸(HF)以外，該其他含氟化合物可包括各種不同 氟源，例如，選自於由MgF2、H2SiF6、NaF、NaHF2、NH4F、NH4HF2、NH4BF4、KF、KHF2、AlF3及H2TiF6所構成之群組之至少一者。在某些實施例中，該其他含氟化合物可以是一氟硼酸及氟化鉀(KF)之組合。
在本發明之蝕刻劑組成物中之氟硼酸促進通常用於一下層之一Mo層或一Mo-Ti層之蝕刻，且特別有助於防止由於未由蝕刻移除而留下之殘留物或層殘留物造成之閘極及源極/汲極互連體的失效。在該蝕刻劑組成物中之氟硼酸，以及在該蝕刻劑組成物中之過氧化氫與磷酸，對於維持該蝕刻劑組成物之蝕刻力亦是重要的。
與例如氫氟酸之一般含氟離子化合物不同，在該蝕刻劑組成物中之氟硼酸有助於在不破壞一玻璃基板或一含矽基板之情形下同時蝕刻該含銅金屬層及非銅金屬層。單獨含有或合併該其他含氟化合物之氟硼酸之本發明的蝕刻劑組成物不會造成一玻璃基板之腐蝕，使得該玻璃基板即使在一製造程序中在該玻璃基板上產生沈積故障後亦可再使用。
此外，在該蝕刻劑組成物中之氟硼酸可在蝕刻時控制該非銅金屬層之蝕刻輪廓為不是一階狀錐形輪廓。在蝕刻作為該非銅金屬層之，例如，一Mo層時，由於Mo之本質，經常小顆粒殘留物會留下。如果該Mo層之殘留物留下，這會在一對應電路板中產生短路或減少在一液晶顯示元件中之亮度，且因此該層殘留物是一重要之故障因素。在這方面，在該蝕刻劑組成物中之氟硼酸可防止產生該等Mo殘留 物。如果該非銅金屬層是一含Ti層，則需要例如氟硼酸之另一氟源。
單獨或合併該至少一其他含氟化合物使用氟硼酸可增加可在該蝕刻程序中處理之基板數。這對於一大規模液晶顯示器製造程序使用一相同蝕刻劑組成物處理大量基板是有利的。當使用一不含氟硼酸之現有蝕刻劑組成物蝕刻一包括，例如，Cu及Mo之多金屬層時，由於該蝕刻劑組成物之作用產生之Cu離子及Mo離子可進一步與該蝕刻劑組成物反應，因此導致該蝕刻劑組成物之一快速組成變化。由於與蝕刻劑組成物之反應產物的進一步反應，該現有蝕刻劑組成物之蝕刻特性會在處理某些數量之基板後改變。但是，使用本發明之含氟硼酸蝕刻劑組成物，該反應產物之進一步反應會大幅延後，使得該蝕刻劑組成物之蝕刻特性可維持一致，因此確保穩定之蝕刻。因此，使用本發明之含氟硼酸蝕刻劑組成物，可使用相同蝕刻劑組成物處理較多數量之基板。
依據本發明，不使用一般在所屬技術領域中使用之硫酸或一硫酸鹽。以硫酸及硫酸鹽為主之化合物係被歸類為強酸，且因此會在用於蝕刻時造成在光阻及金屬之間具有弱黏著力之一非目標蝕刻區域並且因此該蝕刻更容易滲入該非目標蝕刻區域中而在蝕刻時腐蝕。該腐蝕會在該含銅層中產生針孔而造成由電鍍耦合或電鍍腐蝕造成之一段差故障的一資料開啟故障，及一互連體之故障係，且會破壞具有一金屬互連體之一TFT的特性。這會造成在一大規模製 造程序中造成一毀滅性之瑕疵。但是，使用本發明之蝕刻劑組成物及一使用未使用硫酸或一以硫酸鹽為主之化合物之蝕刻劑組成物的蝕刻方法可防止在一含銅層中之一資料開啟故障。
在本發明之某些實施例中，該蝕刻劑組成物可更包括一用於所屬技術領域中之一般添加劑，例如，一表面活性劑，但是本發明之蝕刻劑組成物在沒有該添加劑之情形下仍可具有高蝕刻效能。在本發明之某些實施例中，該蝕刻劑組成物可不包括一添加劑。沒有一添加劑之蝕刻劑組成物可防止一有機酸及金屬離子形成沈積在該基板上之不可溶沈澱。
依據本發明之另一方面，提供一種藉由使用上述蝕刻劑組成物蝕刻一含銅金屬層的方法。如上所述，在此所使用之用語“一含銅金屬層”表示一單一含銅層或一多層，且該多層包括含銅之至少一層及可含或不含銅之至少一其他層。
依據本發明之一實施例，蝕刻一含銅金屬層之方法可包括：在一基板上沈積該含銅金屬層；在該含銅金屬層上形成一光阻圖案；及使用上述蝕刻劑組成物蝕刻該含銅金屬層。形成該含銅金屬層之步驟可使用，例如，沈積，且特別是使用例如濺鍍、化學蒸氣沈積、或物理蒸氣沈積等使用在所屬技術領域中習知之各種金屬沈積方法中之任一種金屬沈積方法來實施。
圖1是顯示依據本發明一實施例，蝕刻由一銅層及一 Mo-Ti合金層構成之一雙層之一方法的示意圖。以下參照圖1說明依據本發明一實施例之一蝕刻方法。
一Mo-Ti合金層12及一銅層(或一銅合金層)14可藉由化學蒸氣沈積連續地沈積在一玻璃基板10上。該Mo-Ti合金層12可具有一由大約50Å至大約500Å之厚度，且該銅層14可具有一由大約1,500Å至大約3,000Å之厚度(圖1中之(a))。用於一顯示元件之一結構可進一步設置在該玻璃基板10與該Mo-Ti合金層12之間。用於一顯示元件之結構係指至少一選自例如一氧化矽層及一氮化矽層之氧化物層；例如一非晶矽層及一多晶矽層之半導體層；及例如一摻雜非晶質多晶矽層及各種金屬層之導電層的至少一圖案層。用於一顯示元件之結構可為多數該等圖案層之一堆疊結構。在該玻璃基板10、該銅層14及該Mo-Ti合金層12上可實施一般之沖洗程序。
然後，為了在一選擇區域中形成一Cu層/一Mo-Ti合金層之一雙層，可在該Cu層14上施加一光阻16(圖1中之(b))，接著使用一遮罩以例如一UV光之一光化射線選擇性地曝光且使用一顯影劑部份地移除該光阻16(圖1中之(c))。該光阻16可以是一負型光阻或一正型光阻，該負型光阻與一正型光阻互相不同處在於，當使用一正型光阻時，顯現出該正型光阻之一暴露區域，而當使用一負型光阻時，顯現出該負型光阻之一非暴露區域。在這些圖案化程序中，可實施一例如拋光、熱處理等之另外的程序。
然後，可使用該蝕刻劑組成物蝕刻一Cu層/一Mo-Ti合 金層之該雙層。在圖1中，(d)顯示在被蝕刻後之該Cu層14。接著，可使用相同之蝕刻劑組成物實施例該Mo-Ti合金層12(圖1中之(e))。在圖1之(a)至(f)中，該等層之厚度被誇大以便清楚顯示。可使用一在所屬技術領域中習知之方法，例如，使用滴液或噴霧實施該雙層之蝕刻。在該蝕刻程序中，該蝕刻劑組成物之溫度可由大約30℃至大約33℃，且蝕刻時間可由大約50秒至大約100秒。最後，可由該結構之整個表面移除該光阻16，產生具有如圖1中之(f)所示之一形狀的一結構。
雖然在本實施例中說明蝕刻一包括三金屬，即，在該Cu層中之Cu、Ti及Mo之雙層，但是依據本發明之蝕刻方法不限於此，在本實施例中所述之原理可應用於任何結構，例如，一包括至少三層之多層結構、一Cu-Mo層/Cu-Ti層之雙層、或者一Cu單層或一銅合金單層。
一液晶顯示裝置，一半導體元件等可使用該蝕刻製造。在這方面，一半導體結構可進一步形成在該基板(10)與該含銅金屬層(銅層14)之間。可為用於例如一液晶顯示器、一電漿顯示面板(PDP)之顯示裝置之一半導體結構的該半導體結構係指一透過光刻、蝕刻等製造之結構，以便包括一藉由化學蒸氣沈積(CVD)形成之絕緣層、一藉由例如濺鍍形成之導電層、及一例如非晶質或多晶矽層之半導體層中的至少一層。
一LCD之一TFT結構可藉由以下步驟製造：在一基板上形成一閘極電極；在包括該閘極電極之該基板上形成一閘 極絕緣層；在該閘極絕緣層上形成一半導體層；在該半導體層上形成多數源極及汲極電極；及形成一與該汲極電極連接之像素電極，其中形成該閘極電極、該等源極及汲極電極、及該像素電極之步驟可使用上述蝕刻方法實施。用於一TFT-LCD之資料線的一閘極互連體及一源極/汲極互連體可特別藉由蝕刻上述含Cu金屬層形成。電阻對於一TFT-LCD之源極/汲極互連體是重要的。但是，如果使用依據本發明之上述蝕刻劑組成物蝕刻一含Cu多層結構，特別是，一Cu層/一Mo-Ti層，一Ti層及/或一Mo層之一多層結構，則該蝕刻劑組成物可有效地蝕刻該含Cu多層結構，使得該電阻問題可以被解決且因此可輕易地製造一大螢幕TFT-LCD。
依據本發明之另一方面，提供一種使用上述蝕刻方法製造之LCD。
依據本發明之又一方面，提供一種使用上述蝕刻方法製造之半導體元件。
發明之態樣
例子
以下將參照以下例子更詳細地說明一或多個實施例。但是，這些例子只是為了說明且不是要限制該一或多個實施例之範疇。
製備例1至6：
為了比較本發明之蝕刻方法與一現有蝕刻方法，準備製備例1至6之組成物。該等製備例1至6之組成物係顯示在 以下表1中。各組成物包含一剩餘部份之水。在各組成物中之組分的量係以依據該組成物之總重量的重量百分比表示。
例1
藉由化學蒸氣沈積(CVD)在一玻璃基板上連續地沈積一Mo-Ti合金(50：50)層及一Cu層。該Mo-Ti合金層具有一由大約100Å至大約300Å之厚度，且該Cu層具有一由大約2000Å至大約3000Å之厚度。
然後，為了在一選擇區域中形成一Cu層/一Mo-Ti層之一雙層，在該Cu層上施加一光阻，接著使用一遮罩選擇性地曝光且使用一顯影劑部份地移除該光阻16。然後，使用製備例1之蝕刻劑組成物蝕刻該Cu/Mo-Ti雙層。該蝕刻係使用一噴霧法，其中在該蝕刻時該蝕刻劑組成物之溫度是大約30℃，且蝕刻時間是大約70秒。藉由目視檢測蝕刻該金屬層之終點，且計算一對於時間之蝕刻速度。在該蝕刻程序之後，進行沖洗及乾燥程序，且最後由一得到之結構之 表面移除該光阻。
以一掃描式電子顯微鏡(SEM)(型號S-4200，由日本日立公司取得)觀察由上述蝕刻程序之獲得之Cu/Mo-Ti雙層的一蝕刻輪廓。
例2
以與例1相同之方式實施蝕刻，但是使用製備例2之蝕刻劑組成物。獲得該雙層之蝕刻速度及蝕刻輪廓(藉由SEM觀察)。
例3
以與例1相同之方式實施蝕刻，但是使用製備例3之蝕刻劑組成物。獲得該雙層之蝕刻速度及蝕刻輪廓(藉由SEM觀察)。
例4
以與例1相同之方式實施蝕刻，但是使用製備例4之蝕刻劑組成物。獲得該雙層之蝕刻速度及蝕刻輪廓(藉由SEM觀察)。
比較例1
以與例1相同之方式實施蝕刻，但是使用製備例5之蝕刻劑組成物。獲得該雙層之蝕刻速度及蝕刻輪廓(藉由SEM觀察)。
比較例2
以與例1相同之方式實施蝕刻，但是使用製備例6之蝕刻劑組成物。獲得該雙層之蝕刻速度及蝕刻輪廓(藉由SEM觀察)。
在例1至4及比較例1至2中獲得之蝕刻速度、CD損失、錐角及尾長度係顯示在以下表2中。
對蝕刻劑組成物相對於時間之穩定性測試：估計處理之基板總數
實際上，當使用一蝕刻劑蝕刻一含Cu金屬層時，在該蝕刻劑中之Cu離子濃度係隨著蝕刻時間增加而增加，因此這會污染在該含Cu金屬層下方之一玻璃基板或會破壞蝕刻輪廓特性。即，在該蝕刻劑中呈離子或金屬顆粒形態之Cu的濃度隨著蝕刻增加。如果該Cu濃度在一極限值以上，則良好之錐形蝕刻輪廓會被破壞成不良者。依據可獲得一良好錐形蝕刻輪廓之在該蝕刻劑中之Cu金屬的一最大(臨界)濃度，評價該蝕刻劑組成物相對於時間之蝕刻穩定性，該Cu金屬的最大濃度係可以一給定量之蝕刻劑組成物處理之 基板總數的測量值。如下地測試製備例1至6之各蝕刻劑組成物之蝕刻穩定性。將大約1000ppm之Cu粉末加入製備例1之蝕刻劑組成物中且溶解大約4小時以獲得一添加Cu之蝕刻劑組成物，接著使用該添加Cu之蝕刻劑組成物蝕刻具有一Cu/Mo-Ti雙層之一基板(5×5公分之尺寸)，這與用以獲得以上表2之結果者相同，且使用一場發射-掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)分析一得到之蝕刻輪廓。當發現該蝕刻輪廓為一良好錐形輪廓時，再添加1000ppm之Cu粉末，接著重覆上述程序直到添加之Cu粉末之總量到達6000ppm至8000ppm為止。由各經蝕刻基板之SEM影像評價該蝕刻輪廓且聚焦在該蝕刻輪廓仍保持在一良好狀況之Cu的最高量上。在該蝕刻輪廓評價中，全部一起考慮一CD損失、一錐角、是否留下一在該基板下方之下方層，是否有一底切缺陷、一段差缺陷、或一腐蝕缺陷等。
計算隨著污染之程度增加，該蝕刻輪廓開始由一初始輪廓(作為沒有添加Cu粉末時獲得之一參考)改變之Cu粉末的量。由此，藉由使用該基板之面積及該Cu層之厚度反向估計可以一預定量之蝕刻劑組成物處理之基板總數。通常在估計該等基板總數時，由於基板尺寸不是固定的，故如上所述地依據在不來自銅粉末之不同污染值的分析結果反向估計可以一預定量之蝕刻劑組成物蝕刻之基板總數。結果顯示在以下表3中。
使用一SEM觀察使用製備例1至6之蝕刻劑組成物蝕刻之含Cu金屬層的蝕刻輪廓。圖2至7是在表3中之Cu之臨界濃度(在表示以Cu之臨界濃度ppm表示之基板總數之表中的值)內，分別使用依據例1至4及比較例1與2之製備例1至6之蝕刻劑組成物蝕刻之Cu金屬層的場效-掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)影像。請參閱圖2至5，發現依據本發明之蝕刻劑組成物確保在不破壞該玻璃基板之情形下同時蝕刻該多層結構)。請參閱以上表2，發現當使用依據本發明之蝕刻劑組成物時，可以一預定量蝕刻劑組成物處理之基板總數非常高。
使用比較例1與2之蝕刻劑組成物造成該玻璃基板之破壞，如圖6所示之由蝕刻該玻璃基板造成之一段差缺陷，如圖7所示之在下方層中之一底切缺陷，及如在以上表2中所示之較少基板總數。
即，依據使用氫氟酸而不是氟硼酸之比較例1，在該玻璃基板上發生嚴重玻璃破壞，如圖6所示，且該基板總數明顯地減少，如以上表2所示。當未使用氟硼酸時，即使一起使用在依據本發明之一特定量範圍內的至少一其他含氟化合物，如在比較例2中一般，該蝕刻速度為高，同時該基板總數明顯地減少。此外，當該蝕刻速度在100Å/秒以上時， 控制蝕刻相當困難，使得如圖7所示之一資料開啟故障及在該下層中之一底切缺陷會變高，導致一較低之產率。
如表2及圖2至7所示，在一預定量範圍中含有氟硼酸之依據本發明之蝕刻劑組成物可防止一玻璃基板缺陷且可增加處理基板總數，這與一高產率直接相關。
雖然本發明已參照其示範實施例特別顯示及說明過了，但是所屬技術領域中具有通常知識者應了解的是在不偏離如由以下申請專利範圍所界定之本發明之精神與範疇的情形下，可對本發明進行形式及細節上之各種變化。在此使用之用語只是為了說明特殊實施例且不是要限制本發明。
10‧‧‧玻璃基板
12‧‧‧Mo-Ti合金層
14‧‧‧銅層(或一銅合金層)
16‧‧‧光阻
圖1是顯示依據本發明一實施例，蝕刻包括一銅層及一鉬(Mo)-鈦(Ti)合金層之一多金屬層之一方法的示意圖；圖2是透過依據例1之一蝕刻程序使用製備例1之一蝕刻劑組成物製造之薄膜電晶體(TFT)的掃描式電子顯微鏡(SEM)影像；圖3是透過依據例2之一蝕刻程序使用製備例2之一蝕刻劑組成物製造之TFT的SEM影像；圖4是透過依據例3之一蝕刻程序使用製備例3之一蝕刻劑組成物製造之TFT的SEM影像；圖5是透過依據例4之一蝕刻程序使用製備例4之一蝕刻劑組成物製造之TFT的SEM影像；圖6是透過依據比較例1之一蝕刻程序使用製備例5之 一蝕刻劑組成物製造之TFT的SEM影像；及圖7是透過依據比較例2之一蝕刻程序使用製備例6之一蝕刻劑組成物製造之TFT的SEM影像。

Claims (10)

  1. 一種用於一含銅金屬層之蝕刻劑組成物，依據該蝕刻劑組成物之總重量，該蝕刻劑組成物包含：5.0wt%至30wt%之過氧化氫；0.1wt%至7.0wt%之磷酸；0.1wt%至3.0wt%之一包括鉀離子之氧化輔助劑；0.1wt%至3.0wt%之一以唑為主之化合物；及0.11wt%至2.0wt%之單獨氟硼酸或合併除了該氟硼酸以外之至少一其他含氟化合物，及一剩餘部份之水。
  2. 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑組成物，其中該包括鉀離子之氧化輔助劑是硝酸鉀。
  3. 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑組成物，其中該至少一其他含氟化合物是選自於由MgF2、H2SiF6、NaF、NaHF2、NH4F、NH4HF2、NH4BF4、KF、KHF2、AlF3及H2TiF6所構成之群組之至少一者。
  4. 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑組成物，其中該氟硼酸與該至少一其他含氟化合物之組合包含0.01wt%至1wt%之該氟硼酸，及0.1wt%至1wt%之該其他含氟化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑組成物，其中該除了該氟硼酸以外之至少一其他含氟化合物是氟化鉀。
  6. 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑組成物，其中該含銅金屬層是一銅或一銅合金之單一層，或包含一銅或銅合金 層、及鉬與鈦中之至少一金屬之一金屬層的多層。
  7. 一種蝕刻一含銅金屬層之方法，該方法包含：在一基板上沈積該含銅金屬層；在該含銅金屬層上形成一光阻圖案；及使用如申請專利範圍第1至6項中任一項之蝕刻劑組成物蝕刻該含銅金屬層。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該蝕刻步驟係藉由滴液或藉由噴霧實施。
  9. 一種液晶顯示裝置，係使用如申請專利範圍第7項之方法製造者。
  10. 一種半導體元件，係使用如申請專利範圍第7項之方法製造者。
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