TWI396231B - 蝕刻劑以及使用該蝕刻劑製造液晶顯示器之方法 - Google Patents
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Description
本發明有關一蝕刻劑以及使用該蝕刻劑製造一液晶顯示器(LCD)之方法，以及與更特別地，有關被使用於圖案化一透明導電氧化層的一蝕刻劑以及使用該蝕刻劑製造一LCD之方法。
一液晶顯示器(LCD)，其為最廣泛使用的平面面板顯示器之一，包括具有電極的二面板以及被插入在該等面板之間的一液晶層。被施加至該等電極的電壓重新排列該等液晶分子，藉此調整入射光被傳輸的量。於各種不同的LCD中，數個像素電極被排列成一矩陣形成於二個面板的其中一個，以及一共同電極覆蓋另一面板的整個表面。該等場產生電極可以藉由圖案化，舉例而言，一由氧化銦、氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)所製成的透明導電氧化層予以形成。當一包含ITO的透明導電氧化層被退火以結晶化該ITO以及繼之被圖案化時，一含有強酸，例如：氯化鐵或是王水的蝕刻劑被使用。然而，此一王水為主的蝕刻劑可能損傷下層。再者，在一高溫的製程期間，大量的蝕刻劑可以被蒸發、不利地改變該蝕刻劑的組成並且也污染工作環境。
在圖案化該透明導電氧化ITO層成為一個場電極之前，取代退火該透明導電氧化ITO層以使得其成為晶體，一非晶形ITO塗層可以先使用一包括草酸的蝕刻劑予以圖案化，以及繼之被退火以形成該場電極。一種草酸為主的蝕刻劑即使在低溫下提供高的蝕刻速度，而不損傷下部的Cr、Al，或是Mo層。然而，該草酸為主的蝕刻劑係藉由溶解固體草酸至水中予以製備，但是草酸具有低的水溶解度以及不容易溶解。於是，草酸沈積物可能被形成於導管、噴嘴、活門，或是唧筒上，從而縮短一裝置的壽命或是造成它機能失常。任擇的王水或是氯化鐵為主的蝕刻劑可以被使用但是此等也可能損傷下層，蒙受組份的改變或是污染工作環境。
本發明提供一改良的的蝕刻劑與及製造LCD之方法，用於圖案化一透明導電氧化層，其端視該透明導電氧化層具有較廣的應用以及不損傷下層。依據本發明的一態樣，有提供一用於一透明導電氧化層的蝕刻劑，其包括2－15 wt%的硫酸、0.02－10 wt%之鹼金屬的硫酸氫鹽，以及去離子水做為剩餘物。依據本發明的另一態樣，該蝕刻劑可以包括前述的連同一0.02－10 wt%的輔助氧化劑NS與一0.01－5 wt%的輔助抑制劑與去離子水做為剩餘物。
藉由詳盡地說明本發明之較佳實施例，參照附圖，本發明以上與其他的優點將變得明顯，其中：第1圖是依據本發明的一實施例所製造的一液晶顯示器(LCD)的一布局；第2圖是沿著第1圖的線IIa－IIa'和IIb－IIb'所取得的一橫截面圖；第3圖是依據本發明的一實施例所製造的一LCD之一薄膜電晶體(TFT)板的一布局；第4和5圖是沿著第3圖的線IVa－IVa'和IVb－IVb'所取得的橫截面圖；第6圖是在接續第5圖的一階段之一TFT板的一布局；第7圖是沿著第6圖的VIIa－VIIa'和VIIb－VIIb'所取得的一橫截面圖；第8圖是依據本發明的一實施例所製造的一LCD之一彩色濾光片板的一布局；第9和10圖是沿著第8圖的線IX－IX'所取得的橫截面圖；第11圖是在接續第8圖的一階段之一彩色濾光片板的一布局；第12圖是沿著第11圖的線XII－XII'所取得的一橫截面圖；以及第13圖是一顯示對一金屬層之實驗性損傷的結果之圖形，其係由依據本發明的一實施例之一蝕刻劑所造成。
依據本發明的一實施例之用於一透明導電氧化層的一蝕刻劑，在下文中其將簡單地被稱作為一蝕刻劑，包括硫酸(H2
SO4
)、硫酸氫鹼金屬(alkali metal hydrogen sulfate)，以及水。硫酸於一水溶液內展現強酸性，以及作用為蝕刻由氧化銦，舉例而言，ITO或IZO所形成的透明導電氧化層的主氧化劑。如上所指出的，一ITO層當被退火時可以具有一晶體結構，反之當未被退火時，其可能具有一非晶形結構。包含2－15 wt%的蝕刻劑總量之硫酸是例示的。因為硫酸於一水溶液內具有強酸性，其能夠蝕刻一ITO層或是一IZO層，不顧慮是否該ITO層具有一晶體結構或是一非晶形結構。
使用一種鹼金屬的硫酸氫鹽提供一具有優異的蝕刻能力的蝕刻劑，然而防止損傷至下層，舉例而言，一金屬層。硫酸氫鉀(KHSO4
)可以被使用作為鹼金屬的硫酸氫鹽，以及被包含於該蝕刻劑內的鹼金屬的硫酸氫鹽的量可以是落在0.02－10 wt%的範圍內。
依據本發明的一實施例之蝕刻劑也可以包括一用於協助硫酸的作用之輔助氧化劑。該輔助氧化劑可以是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：磷酸(H3
PO4
)、硝酸(HNO3
)、乙酸(CH3
COOH)、過氯酸(HClO4
)、過氧化氫(H2
O2
)，以及過氧單硫酸鉀(oxone)。被包含於該蝕刻劑內之輔助氧化劑的量可以是落在0.02－10 wt%的範圍內。
依據本發明的一實施例之蝕刻劑也可以包括一用於協助該鹼金屬的硫酸氫鹽的作用之抑制劑(在下文中將簡短地被稱作為一輔助抑制劑)以防止損傷至下層，然而關於該透明導電氧化層提供優異的蝕刻能力。該輔助抑制劑可以是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：銨鹽，亦即，CH3
COONH4
、NH4
SO3
NH2
、NH4
C6
H5
O2
、NH4
COONH4
、NH4
Cl、NH4
H2
PO4
、NH4
OOCH、NH4
HCO3
、H4
NO2
CCH2
C(OH)(CO2
NH4
)CH2
CO2
NH4
、NH4
PF6
、HOC(CO2
H)(CH2
CO2
NH4
)2
、NH4
NO3
、(NH4
)2
S2
O8
、H2
NSO3
NH4
，以及(NH4
)2
SO4
。該輔助抑制劑的量可以是落在有關於該蝕刻劑的總量0.01－5 wt%的範圍內。
依據本發明的一實施例之蝕刻劑也可以包括本技藝中所慣用的一添加劑以改善蝕刻性能。該添加劑可以是被，但不限於，一界面活性劑、一隔離劑，以及一腐蝕抑制劑。界面活性劑係藉由降低表面張力而被使用來增加蝕刻一致性。舉例而言，一陰離子界面活性劑、一陽離子界面活性劑、一種二離子(bi－ionic)界面活性劑，或一種非離子界面活性劑可以被使用，或是舉例而言，一種氟界面活性劑可以被使用。隔離劑被使用以避免蝕刻劑內的一金屬離子的沈積。舉例而言，隔離劑可以是聚羧酸、胺乙酸(amino acetic acid)，或三乙酸基氨(nitrilo－triacetic acid)的衍生物。一腐蝕抑制劑被使用以阻止一由金屬所形成的下層之腐蝕。舉例而言，該腐蝕抑制劑可以是被鉻酸鹽、磷酸鹽，或是矽酸鹽。於此，該添加劑的量可以是落在0.0001－0.01 wt%有關於該蝕刻劑的總量的範圍內。為改善依據本發明的一實施例之蝕刻劑的蝕刻性能，本技藝中所熟知的各種不同的添加劑可以被使用。
依據本發明的一實施例之蝕刻劑包括水做為剩餘物，除了該等物質，亦即，硫酸、鹼金屬的硫酸氫鹽、輔助氧化劑、輔助抑制劑，及/或添加劑之外。該蝕刻劑的總量是100 wt%。水可以是，但不限於，具有18 MΩ/cm的電阻率的去離子水在離子自水中移除的狀態下。
為了製備該蝕刻劑，硫酸、鹼金屬的硫酸氫鹽、輔助氧化劑、輔助抑制劑，及/或添加劑可以被混合至水中，例如：去離子水，或是那些物質的溶液事先被製出並且接著被混合。然而，一蝕刻劑製造方法與一混合順序不被特別地指定。
在下文中，一種使用依據本發明的一實施例之蝕刻劑來製造一LCD之方法將被說明。首先，依據本發明的一實施例製造的一LCD將參照第1和2圖予以說明。第1圖是依據本發明的一實施例所製造的一液晶顯示器(LCD)的一布局，以及第2圖是沿著第1圖的線IIa－IIa'和IIb－IIb'所取得的一橫截面圖。該LCD包括一第一基材110、一面對該第一基材110的第二基材210，以及一包括液晶分子的液晶層3，該等液晶分子被插入於該第一基材110和該第二基材210之間且被排列垂直於該第一基材110和該第二基材210。
像素電極190，其等係為由一透明導電氧化材料，例如：晶體或非晶形ITO或IZO所形成的場產生電極且具有斷流器191、192，與193，被形成於包含一透明絕緣材料(例如：玻璃)的該第一基材110上。各像素電極190被連接至一薄膜電晶體(TFT)以及一影像信號電壓被施加至各像素電極190。於此，該TFT被連接至傳輸一掃瞄信號的一閘極線121和傳輸一影像信號的一資料線171以開啟或關閉該等像素電極190。一個下部偏光板(未顯示)被黏附於該第一基材110下方。於此，於一反射式LCD的情況下，該等像素電極190可以不包含一透明材料以及一個下部偏光板可以是不必須的。一用於防止光洩漏的黑矩陣220、一紅/綠/藍(RGB)彩色濾光片230，以及一共同電極270，其係由一透明導電氧化材料，例如：晶體或是非晶形ITO或是IZO所形成的場產生電極，被形成於由一透明絕緣材料(例如：玻璃)所形成的該第二基材210下方。於此，斷流器271、272，與273被形成於該共同電極270內。該黑矩陣220不止可以沿著一像素區的周邊形成，而且也可以於該共同電極270的該等斷流器271、272，與273之重疊區域內形成，藉此防止由該等斷流器271、272，與273所造成的光洩漏。
在下文中，依據本發明的一實施例製造的LCD將被更詳盡地說明。被形成於該第一基材110上的一閘極佈線包括以一橫軸方向延伸的一閘極線121，被連接至該閘極線121的末端以自外部接收一閘極信號並且傳輸該閘極信號至該閘極線121的一閘極襯墊125，以及被連接至該閘極線121之一突出的TFT的一閘極電極123。該閘極佈線也包括平行於該閘極線121形成的一儲存電極線131，以及被連接至該儲存電極線131且藉由一水平儲存電極133c而被連接至彼此的二儲存電極133a和133b。該儲存電極線131和該等儲存電極133a、133b，與133c在其等的形狀與排列上可以變化，以及其等可以不被形成，當由於該等像素電極190與該閘極線121的重疊而有充足的儲存能力發生時。
該閘極佈線可以具有包含鋁為主的金屬，例如：鋁(Al)或是一種鋁合金的一導電層的一單層結構，或是該導電層與包含具有關於該導電層上的其他材料(例如：ITO或是IZO)優異的物理、化學，以及電氣接觸特性之鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)，以及其等之一合金的另一個導電層的一多層結構(未顯示)。一閘極絕緣層140係由氮化矽(SiNx)形成於該第一基材110與該閘極佈線上。一資料佈線被形成於該閘極絕緣層140上。該資料佈線包括一資料線171，其以一縱軸方向被形成且交叉該閘極線121以界定一像素，該資料線171的一分支之一源極電極173，被形成鄰接該源極電極173的一資料電極175，以及在該資料線171的一末端之一資料襯墊179。與該閘極線121重疊的一橋接部件金屬元件172被形成於該閘極絕緣層140上。
該閘極佈線可以具有包含鋁為主的金屬，例如：鋁(Al)或是一種鋁合金的一導電層的一單層結構，或是該導電層與包含具有關於該導電層上的其他材料(例如：ITO或是IZO)優異的物理、化學，以及電氣接觸特性之鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)，以及其等之一合金的另一個導電層的一多層結構(未顯示)。
一閘極絕緣層140係由氮化矽(SiNx)形成於該第一基材110與該閘極互連線上。一資料互連線被形成於該閘極絕緣層140上。該資料互連線包括一資料線171，其以一縱軸方向被形成且交叉該閘極線121以界定一像素，該資料線171的一分支之一源極電極173，被形成鄰接該源極電極173的一資料電極175，以及在該資料線171的一末端之一資料襯墊179。與該閘極線121重疊的一橋接部件金屬元件172被形成於該閘極絕緣層140上。該閘極互連線可以具有由鋁系列金屬，例如：鋁(Al)或是一種鋁合金所製成的一導電層的一單層結構，或是該導電層與包含具有關於該導電層上的其他材料(例如：ITO或是IZO)優異的物理、化學，以及電氣接觸特性之鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)，以及其等之一合金的另一個導電層的一多層結構(未顯示)。
被使用作為該TFT的通道部分之該半導體層151被形成於該源極電極173與該汲極電極175的下方。連接該通道部分半導體層151的該資料線半導體層153被形成於該資料線171的下方。為了降低介於該源極電極173與該汲極電極175和該通道部分半導體層151之間的接觸電阻，一電阻性接觸層161係由大量地摻雜n－型的不純物之矽化物或是n＋非晶形四氫化矽形成於該通道部分半導體層151與該資料線半導體層153上。未定義的參考數字162表示一資料襯墊電阻性接觸層。一鈍化層180係由一無機絕緣材料(例如：氮化矽)或是一有機絕緣材料(例如：resin)形成於該資料線171上。暴露該汲極電極175的一接觸孔181被形成於該鈍化層180內。
具有該等斷流器191、192，與193的場產生電極之該等像素電極190被形成於該鈍化層180上。該等像素電極190係使用一透明導電氧化材料，例如：晶體或是非晶形ITO或是IZO予以形成。被形成於該等像素電極190內的該等斷流器191、192，與193包括以一橫軸方向形成、在一位置上、以一縱軸方向分隔該等像素電極190成為上和下部份的水平斷流器192，以及於該等像素電極190的上和下部份、各別傾斜地形成之該等斜斷流器191與193。於此，於分隔的上和下部份內的該等斜斷流器191與193係彼此垂直，以便於每個方向均勻地分佈一邊緣電場。
一儲存佈線連接橋91被形成於該鈍化層180上以連接該閘極線121上的該儲存電極133a和該儲存電極線131。該儲存佈線連接橋91經由形成於該鈍化層180與該閘極絕緣層140上方的接觸孔183和184而接觸該儲存電極133a與該儲存電極線131。該儲存佈線連接橋91與該橋接部件金屬元件172重疊。該儲存佈線連接橋91電氣地連接該第一基材110上的該整個儲存佈線。該儲存佈線能被用來修復該閘極線121或該資料線171，以及該橋接部件金屬元件172被形成以補足介於該閘極線121與該儲存佈線連接橋91之間的電氣連接，當雷射被照射用於修復時。
一輔助閘極襯墊95與一輔助資料襯墊97被形成於該鈍化層180上。該輔助閘極襯墊95經由形成於該鈍化層180與該閘極絕緣層140上的一接觸孔182而被連接至該閘極襯墊125。該輔助閘極襯墊97經由被形成於該鈍化層180上的一接觸孔183而被連接至該資料襯墊179。
用於阻止光洩漏的該黑矩陣220被形成於該第二基材210上。該RGB彩色濾光片230被形成於該黑矩陣220上。一保護層250被形成於該RGB彩色濾光片230上以平坦化由該RGB彩色濾光片230所形成的台階。具有斷流器271、272，與273的場產生電極之該共同電極270被形成於該保護層250上。該共同電極270係由一透明導電材料，例如：晶體或非晶形ITO或IZO所形成。
該共同電極270的斷流器271、272，與273具有該等斜斷流器191與193插入於該處之間，並且包括平行於該等斜斷流器191與193的傾斜部分以及與該等像素電極190的邊重疊之折射部分。於此，折射部分被分隔成垂直折射部分與水平折射部分。
具有以一縱軸方向被排列的液晶分子之一液晶層3被提供於該TFT板與該RGB彩色濾光片板之間。當該TFT板與該彩色濾光片板被排列時，該等像素電極190的斷流器191、192，與193和該共同電極270的斷流器271、272，與273劃分一像素區成為數個小領域。
接下來，一種使用依據本發明的一實施例之一蝕刻劑的製造一LCD之方法將被說明。首先，一種製造一TFT板的方法將參照第3至7圖予以說明。第3圖是依據本發明的一實施例所製造的一LCD之一薄膜電晶體(TFT)板的一布局。第4和5圖是沿著第3圖的線IVa－IVa'和IVb－IVb'所取得的橫截面圖。第6圖是在接續第5圖的一階段之一TFT板的一布局。第7圖是沿著第6圖的VIIa－VIIa'和VIIb－VIIb'所取得的一橫截面圖。如第3與4圖所顯示的，一閘極佈線的導電層被形成於該第一基材110上。一閘極佈線的導電層可以具有包含鋁為主的金屬，例如：鋁(Al)或是一種鋁合金的一單層結構，或是包含具有關於該導電層上的其他材料(例如：ITO或是IZO)優異的物理、化學，以及電氣接觸特性之鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)，以及其等之一合金的一多層結構(未顯示)。一閘極佈線的導電層被圖案化以形成該閘極佈線，其包括以一橫軸方向延伸的該閘極線121、該閘極電極123、該閘極襯墊125，以及被連接至以平行於該閘極線121的方式形成之該儲存電極線131且藉由該水平儲存電極133c而被連接至彼此的二儲存電極133a和133b。
接下來，由氮化矽所形成的該閘極絕緣層140、一內部非晶形矽層，以及一摻雜的非晶形矽層係使用，舉例而言，一化學汽相沉積(CVD)法予以持續地沉積。光刻法(Photolithography)被進行於該內部非晶形矽層與該摻雜的非晶形矽層上以形成於該閘極電極123上的該閘極絕緣層140上的該通道部分半導體層151，連接該通道部分半導體層151的該資料線半導體層153，以及於該等半導體層151和153上、用於降低介於該源極電極173與該汲極電極175與該通道部分半導體層151之間的接觸電阻之該電阻性接觸層161。於此，該資料襯墊電阻性接觸層162也被形成。一資料佈線的導電層被形成於該閘極絕緣層140上。一資料佈線的導電層可以具有包含鋁為主的金屬，例如：鋁(Al)或是一種鋁合金的一單層結構，或是包含具有關於其他材料(例如：ITO或是IZO)優異的物理、化學，以及電氣接觸特性之鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)，以及其等之一合金的一多層結構(未顯示)。接下來，一資料佈線的導電層被圖案化以形成一資料佈線，其包括交叉該閘極線121的資料線171，被連接至該資料線171且延伸向上至該閘極電極123的該源極電極173，被連接至該資料線171的一末端之該資料襯墊179，以及該汲極電極175，其係與該源極電極173隔開且考慮到該閘極電極123係座落於相對於該源極電極173之處並且形成與該閘極線121重疊的該橋接部件金屬元件172。
包括該資料線171、該源極電極173、該資料電極175，以及該資料襯墊179的該資料佈線在該閘極電極123的兩側係藉由未被該資料佈線所覆蓋的一電阻性接觸層的蝕刻部分而被分隔開，以及介於該等電阻性接觸層163和165之間的該半導體層151的一部分被暴露。於此，進行氧電漿製程(oxygen plasma processing)以安定該半導體層151暴露部分的表面是所欲的。接著，該鈍化層180係藉由沈積一無機絕緣層(例如：氮化矽)或是塗覆一有機絕緣層(例如：一丙烯醯為主的材料)予以形成。該閘極絕緣層140與該鈍化層180經由光刻法而被圖案化以形成暴露該閘極襯墊125、該汲極電極175，以及該資料襯墊179的該等接觸孔181、182，與183。於此，該等接觸孔181、182，與183可採用有角度的或是圓形。暴露該閘極襯墊125與該資料襯墊179的各該等接觸孔的面積不超過2mm x 60μm，舉例而言，可以是大於0.5mm x 15μm。該等接觸孔被使用於該儲存佈線連接橋91以接觸該儲存電極線131，以及該等儲存電極133a、133b，與133c也於此階段形成。
接下來，如第5圖所顯示的，該透明導電氧化層185係由氧化銦(例如：ITO或是IZO)所形成。舉例而言，當該透明導電氧化層185係使用一濺鍍法由ITO所形成時，濺鍍可以在大約150℃或是較低，例如，在室溫下予以進行。在此溫度下，一包括ITO的導電氧化材料無法被結晶化，亦即，能採取一非晶形形式。在該透明導電氧化層185被形成之前，預熱在一氮氣氛圍之下予以進行，以防止一金屬氧化層被形成於經由該等接觸孔181、182，與183而暴露的一金屬層上。接下來，一光阻層被沈積於該透明導電氧化層185上以及繼之依所欲的被圖案化，藉此形成一光阻層圖案200。
如第6與7圖所顯示的，透過使用該透明導電氧化層185上的該光阻層圖案200作為一蝕刻光罩，具有該等斷流器191、192，與193且通經該第一接觸孔181而被連接至該汲極電極175的該等像素電極190，通經該第二接觸孔182而被連接至該閘極襯墊125的該輔助閘極襯墊95，以及通經該第三接觸孔183而被連接至該資料襯墊179的該輔助資料襯墊97被形成。該儲存佈線連接橋91也於此階段形成。
為了圖案化該透明導電氧化層185，包括2－15 wt%的硫酸作為一主氧化劑、0.02－10 wt%鹼金屬的硫酸氫鹽以提供關於一透明導電氧化層優異的蝕刻能力然而防止損傷至下層，亦即，該儲存佈線、該汲極電極、該閘極襯墊，以及該資料襯墊，一0.02－10 wt%的輔助氧化劑以協助硫酸的作用，一0.01－5 wt%的輔助抑制劑以協助鹼金屬的硫酸氫鹽的作用，以及去離子水做為剩餘物的一蝕刻劑可以被使用。於此，硫酸氫鉀可以被使用作為鹼金屬的硫酸氫鹽。該輔助氧化劑可以是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：舉例而言，磷酸(H3
PO4
)、硝酸(HNO3
)、乙酸(CH3
COOH)、過氯酸(HClO4
)、過氧化氫(H2
O2
)，以及過氧單硫酸鉀(oxone)。該輔助抑制劑可以是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：舉例而言，銨鹽，亦即，CH3
COONH4
、NH4
SO3
NH2
、NH4
C6
H5
O2
、NH4
COONH4
、NH4
Cl、NH4
H2
PO4
、NH4
OOCH、NH4
HCO3
、H4
NO2
CCH2
C(OH)(CO2
NH4
)CH2
CO2
NH4
、NH4
PF6
、HOC(CO2
H)(CH2
CO2
NH4
)2
、NH4
NO3
、(NH4
)2
S2
O8
、H2
NSO3
NH4
，以及(NH4
)2
SO4
。去離子水可以具有18 MΩ/cm的電阻率在離子自水中移除的狀態下。該輔助氧化劑與該輔助抑制劑可以不被包含於該蝕刻劑內，以及其他用於改善蝕刻性能的添加劑可以進一步被包含於該蝕刻劑內。
使用該蝕刻劑用於圖案化該透明導電氧化層185的一蝕刻製程可以藉由噴灑該蝕刻劑向上至該光阻層圖案200被形成於其上的該透明導電氧化層185的表面上而予以進行。蝕刻溫度可以被維持在30－50℃的範圍內。蝕刻時間可以藉由使用一終點偵測裝置(EPD)予以決定。舉例而言，蝕刻時間可以是大約20－100秒，較佳地大約60－100秒。
第8圖是依據本發明的一實施例所製造的一LCD之一彩色濾光片板的一布局，第9和10圖是沿著第8圖的線IX－IX'所取得的橫截面圖，第11圖是在接續第8圖的一階段之一彩色濾光片板的一布局，以及第12圖是沿著第11圖的線XII－XII'所取得的一橫截面圖。如第8與9圖所顯示的，在該絕緣基材210的一光線傳送區之後，其中一影像被顯示以及用於阻擋光線的一光阻擋區域被界定，包含一黑色光敏材料的一黑光阻層係使用，舉例而言，一狹縫塗佈(slit coating)方法或是一旋轉塗佈方法予以塗佈。於此，該黑光阻層包括正光阻，其之暴露部分藉由顯影予以移除，以及負光阻，其之暴露部分維持。被塗佈的黑光阻層使用一光罩而被暴露至紫外(UV)光。於此，UV光被照射的一黑色光敏材料之分子結合被打斷，以及於該光線傳送區內的該黑色光敏材料之分子的量是降低的。UV光未被傳輸的該光阻擋區域之黑色光敏材料維持在一分子狀態。該黑光阻層繼之被顯影。具有降低量的分子之該黑光阻層由於顯影被移除，藉此形成該黑矩陣220只存在於該光阻擋區域內。該彩色濾光片230於該黑矩陣220被形成的該絕緣基材210上形成。該彩色濾光片230選擇性地過濾一特定波長的光線。舉例而言，該彩色濾光片230係藉由塗佈包括一顏料的一光敏材料、曝光以及繼之顯影所形成的結構予以形成。於此，該黑矩陣220可以被形成於該彩色濾光片230首先形成之後。接著，一透明有機材料被塗佈向上至該彩色濾光片230被形成的該絕緣基材220上，藉此形成該保護層250。該保護層250被使用來移除該黑矩陣220與該彩色濾光片230的台階。
如第10圖所顯示的，一透明導電材料，亦即，一透明導電氧化層265，係由氧化銦(例如：ITO或是IZO)形成於該保護層250的整個表面。形成該透明導電氧化層265的方法係與製造該TFT板的方法相同，其之解釋將不提供。當該透明導電氧化層265係由ITO所形成時，非晶形或是晶體ITO可以被使用，以及舉例而言，非晶形ITO可以被使用。接下來，一光阻層被沈積於該透明導電氧化層185上以及繼之如所欲的被圖案化，藉此形成一光阻層圖案300。
接下來，如第11與12圖所顯示的，具有該等斷流器271、272，與273的該共同電極270係使用該透明導電氧化層250上的該光阻層圖案300作為一蝕刻光罩而被形成。被使用於圖案化該透明導電氧化層265的一蝕刻劑包括2－1wwt%的硫酸，0.02－10 wt%鹼金屬的硫酸氫鹽，一0.02－10 wt%的輔助氧化劑，一0.01－5 wt%的輔助抑制劑，以及去離子水做為剩餘物。該蝕刻劑係與被使用於形成該TFT板的該等像素電極的蝕刻劑相同，以及其之解釋將不提供。使用該蝕刻劑用於圖案化該透明導電氧化層265的一蝕刻製程可以藉由噴灑該蝕刻劑向上至該光阻層圖案300被形成於其上的該透明導電氧化層265的表面上而予以進行。於此，蝕刻溫度可以被維持在30－50℃。蝕刻時間可以是，舉例而言，大約20－100秒，較佳地大約60－100秒。接下來，參照回第1和2圖，在該TFT板與該彩色濾光片板被排列之後，液晶3被注入至該TFT板與該彩色濾光片板之間。任擇地，在該液晶3被滴向該TFT板與該彩色濾光片板的其中之一之後，該TFT板與該彩色濾光片板被排列。雖然一種於場產生電極內包括斷流器的垂直配向(vertical alignment)(VA)－類型的LCD被拿來作為一實例，以及其製造方法被說明，本發明也能被應用至製造藉由圖案化一由一透明導電氧化材料，亦即，氧化銦所形成的透明導電氧化層所形成的各種類型的LCD之方法。
在下文中，本發明將使用實驗實施例與比較實施例而被更詳盡地說明。然而，應該瞭解下列的實驗實施例指被使用作為本發明的實例，並且本發明不被下列的實驗實施例所限制。首先，下列的實驗係被進行以測量依據本發明的一實施例之一蝕刻劑有關於氧化銦材料的蝕刻速率。
在8 wt%的硫酸(H2
SO4
)、5 wt%的硫酸氫鉀(KHSO4
)，以及5 wt%的過氯酸(HClO4
)，其等皆為落於適合用於半導體製程的等級，被混合以及一25ppm添加劑(FT－248，來自Bayer)被添加至該混合物，去離子水被添加以使得一蝕刻劑的總量成為100 wt%，藉此製造該蝕刻劑。該蝕刻劑被噴灑向上至一絕緣基材，於該絕緣基材上，一IZO層被形成至1100的厚度且一預定的光阻層圖案被形成於該IZO層上，藉此圖案化該IZO層。於此，該蝕刻製程在40℃下被進行歷時20秒。結果被顯示於表1中。
圖案化以相同於實驗實施例1的方式進行，除了以下之外，該蝕刻劑被噴灑向上至一絕緣基材，於該絕緣基材上，一非晶形ITO層被形成至550的厚度且一預定的光阻層圖案被形成於該非晶形ITO層上。結果被顯示於表1中。
一蝕刻劑係藉由混合5 wt%草酸與95 wt%去離子水予以製備。該蝕刻劑被噴灑向上至一絕緣基材，於該絕緣基材上，一IZO層被形成至1100的厚度且一預定的光阻層圖案被形成於該IZO層上，藉此圖案化該IZO層。於此，該蝕刻製程在40℃下被進行歷時20秒。結果被顯示於表1中。
圖案化以相同於比較實施例1的方式進行，除了以下之外，該蝕刻劑被噴灑向上至一絕緣基材，於該絕緣基材上，一非晶形ITO層被形成至550的厚度且一預定的光阻層圖案被形成於該非晶形ITO層上。結果被顯示於表1中。
在8 wt%的硫酸(H2
SO4
)、7 wt%的硝酸(HNO3
)，以及1 wt%醋酸氨，其等皆為落於適合用於半導體製程的等級，被混合以及一25ppm添加劑(FT－248，來自Bayer)被添加至該混合物，去離子水被添加以使得一蝕刻劑的總量成為100 wt%，藉此製造該蝕刻劑。該蝕刻劑被噴灑向上至一絕緣基材，於該絕緣基材上，一非晶形ITO層被形成至550的厚度且一預定的光阻層圖案被形成於該非晶形ITO層上，藉此圖案化該非晶形ITO層。於此，該蝕刻製程在40℃下被進行歷時20秒。結果被顯示於表1中。
如表1中所顯示的。當該IZO層係使用依據本發明的一實施例之蝕刻劑而被圖案化之實驗實施例1以及該IZO層係使用包括草酸的蝕刻劑而被圖案化的比較實施例1在其等之蝕刻速率方面被比較時，能看見實驗實施例1的蝕刻速率係高於比較實施例1的蝕刻速率大約71%。當該非晶形ITO層係使用依據本發明的一實施例之蝕刻劑而被圖案化之實驗實施例2以及該非晶形ITO層係使用包括草酸的蝕刻劑而被圖案化的比較實施例2在其等之蝕刻速率方面被比較時，能看見實驗實施例2的蝕刻速率係高於比較實施例2的蝕刻速率大約55%。當該非晶形ITO係使用不具有鹼金屬的硫酸氫鹽之蝕刻劑而被圖案化的實驗實施例2與比較實施例3被比較時，能看見實驗實施例2的蝕刻速率係高於比較實施例3的蝕刻速率大約72%。
為確認是否一金屬層被依據本發明的一實施例之蝕刻劑所損傷，以下的實驗被進行。
一鋁(Al)層被形成至0.2 μ m的厚度之一絕緣基材被浸入相同於實驗實施例1的蝕刻劑，以及觀察該鋁層的損傷程度。於此，蝕刻溫度是大約40℃。結果係如第13圖所顯示。
一鋁(Al)層被形成至0.2 μ m的厚度之一絕緣基材被浸入相同於比較實施例1的蝕刻劑，以及觀察該鋁層的損傷程度。於此，蝕刻溫度是大約40℃。結果係如第13圖所顯示。
一鋁(Al)層被形成至0.2 μ m的厚度之一絕緣基材被浸入相同於比較實施例3的蝕刻劑，以及觀察該鋁層的損傷程度。於此，蝕刻溫度是大約40℃。結果係如第13圖所顯示。如第13圖所顯示的，於實驗實施例3以及比較實施例4和5中，該鋁層未被蝕刻歷時10分鐘以及該鋁層的蝕刻程度在10分鐘已經過去之後隨著時間而增加。蝕刻程度在比較實施例5是最大的以及在實驗實施例3是最小的。因此，實驗結果顯示依據本發明的一實施例之蝕刻劑對一金屬層造成一點點損傷。此外，能看到依據本發明的一實施例之蝕刻劑提供有關於由氧化銦所形成的一透明導電氧化層優異的蝕刻性能，然而對於比該透明導電氧化層下方的一金屬層造成一點點損傷，藉此如所欲地被有效地使用於圖案化該透明導電氧化層。
如上所說明的，當一LCD藉由使用依據本發明的一實施例之蝕刻劑、圖案化由氧化銦所形成的一透明導電氧化層來製造時，圖案化能使用該蝕刻劑予以進行，不論是否氧化銦是晶體或是非晶形ITO與IZO。而且，因為依據本發明的一實施例之蝕刻劑有關於該透明導電氧化層具有優異的蝕刻性能以及對下層造成一點點損傷，LCD製造效率能被改善。
結論詳細說明，那些本技藝中具有技藝者將明瞭許多變化和修飾能被做到較佳實施例，而不實質地背離本發明的原理。因而，本發明的揭示的較佳實施例只以一種廣義的與描述性的意思被使用以及不為限制的目的。
3．．．液晶層
91．．．儲存佈線連接橋
95．．．輔助閘極襯墊
97．．．輔助資料襯墊
110．．．第一基材
121．．．閘極線
123．．．閘極電極
125．．．閘極襯墊
131．．．儲存電極線
133a,133b,133c．．．儲存電極
140．．．閘極絕緣層
151．．．半導體層，通道部分半導體層
153．．．資料線半導體層
161,163,165．．．電阻性接觸層
162．．．資料襯墊電阻性接觸層
171．．．資料線
172．．．橋接部件金屬元件
173．．．源極電極
175．．．資料電極
179．．．資料襯墊
180．．．鈍化層
181,182,183,184．．．接觸孔
185,265．．．透明導電氧化層
190．．．像素電極
191,192,193,271,272,273．．．斷流器
200,300．．．光阻層圖案
210．．．第二基材，絕緣基材
220．．．黑矩陣
230．．．彩色濾光片
250．．．保護層
270．．．共同電極
藉由詳盡地說明本發明之較佳實施例，參照附圖，本發明以上與其他的優點將變得明顯，其中：第1圖是依據本發明的一實施例所製造的一液晶顯示器(LCD)的一布局；第2圖是沿著第1圖的線IIa－IIa'和IIb－IIb'所取得的一橫截面圖；第3圖是依據本發明的一實施例所製造的一LCD之一薄膜電晶體(TFT)板的一布局；第4和5圖是沿著第3圖的線IVa－IVa'和IVb－IVb'所取得的橫截面圖；第6圖是在接續第5圖的一階段之一TFT板的一布局；第7圖是沿著第6圖的VIIa－VIIa'和VIIb－VIIb'所取得的一橫截面圖；第8圖是依據本發明的一實施例所製造的一LCD之一彩色濾光片板的一布局；第9和10圖是沿著第8圖的線IX－IX'所取得的橫截面圖；第11圖是在接續第8圖的一階段之一彩色濾光片板的一布局；第12圖是沿著第11圖的線XII－XII'所取得的一橫截面圖；以及第13圖是一顯示對一金屬層之實驗性損傷的結果之圖形，其係由依據本發明的一實施例之一蝕刻劑所造成。
Claims (27)
- 一種用於一透明導電氧化物層的蝕刻劑，其包含：2-15 wt%的硫酸；0.02-10 wt%的鹼金屬的硫酸氫鹽(hydrogen sulfate of an alkali metal)；以及去離子水做為剩餘物，其中該透明導電氧化物層係由氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)製成。
- 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑，其中該鹼金屬的硫酸氫鹽包括KHSO4 。
- 如申請專利範圍第2項之蝕刻劑，其進一步包含一0.02-10 wt%的輔助氧化劑。
- 如申請專利範圍第3項之蝕刻劑，其中該輔助氧化劑是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：H3 PO4 、HNO3 、CH3 COOH、HClO4 、H2 O2 ，以及過氧單硫酸鉀(oxone)。
- 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑，其中該鹼金屬的硫酸氫鹽包括KHSO4 ，其進一步包含一0.02-10 wt%的輔助氧化劑，其進一步包含一0.01-5 wt%的輔助抑制劑。
- 如申請專利範圍第5項之蝕刻劑，該輔助氧化劑是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：H3 PO4 、HNO3 、CH3 COOH、HClO4 、H2 O2 ，以及過氧單硫酸鉀(oxone)。
- 如申請專利範圍第5項之蝕刻劑，其中該輔助抑制劑是 至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：CH3 COONH4 、NH4 SO3 NH2 、NH4 C6 H5 O2 、NH4 COONH4 、NH4 Cl、NH4 H2 PO4 、NH4 OOCH、NH4 HCO3 、H4 NO2 CCH2 C(OH)(CO2 NH4 )CH2 CO2 NH4 、NH4 PF6 、HOC(CO2 H)(CH2 CO2 NH4 )2 、NH4 NO3 、(NH4 )2 S2 O8 、H2 NSO3 NH4 ，以及(NH4 )2 SO4 。
- 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑，其中該鹼金屬的硫酸氫鹽包括KHSO4 ，其進一步包含一0.01-5 wt%的輔助抑制劑。
- 如申請專利範圍第8項之蝕刻劑，其中該輔助抑制劑是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：CH3 COONH4 、NH4 SO3 NH2 、NH4 C6 H5 O2 、NH4 COONH4 、NH4 Cl、NH4 H2 PO4 、NH4 OOCH、NH4 HCO3 、H4 NO2 CCH2 C(OH)(CO2 NH4 )CH2 CO2 NH4 、NH4 PF6 、HOC(CO2 H)(CH2 CO2 NH4 )2 、NH4 NO3 、(NH4 )2 S2 O8 、H2 NSO3 NH4 ，以及(NH4 )2 SO4 。
- 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑，其進一步包含一0.02-10 wt%的輔助氧化劑。
- 如申請專利範圍第10項之蝕刻劑，該輔助氧化劑是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：H3 PO4 、HNO3 、CH3 COOH、HClO4 、H2 O2 ，以及過氧單硫酸鉀(oxone)。
- 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑，其進一步包含一0.02-10 wt%的輔助氧化劑，其進一步包含一0.01-5 wt%的 輔助抑制劑。
- 如申請專利範圍第12項之蝕刻劑，該輔助氧化劑是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：H3 PO4 、HNO3 、CH3 COOH、HClO4 、H2 O2 ，以及過氧單硫酸鉀(oxone)。
- 如申請專利範圍第12項之蝕刻劑，其中該輔助抑制劑是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：CH3 COONH4 、NH4 SO3 NH2 、NH4 C6 H5 O2 、NH4 COONH4 、NH4 Cl、NH4 H2 PO4 、NH4 OOCH、NH4 HCO3 、H4 NO2 CCH2 C(OH)(CO2 NH4 )CH2 CO2 NH4 、NH4 PF6 、HOC(CO2 H)(CH2 CO2 NH4 )2 、NH4 NO3 、(NH4 )2 S2 O8 、H2 NSO3 NH4 ，以及(NH4 )2 SO4 。
- 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑，其進一步包含一0.01-5 wt%的輔助抑制劑。
- 如申請專利範圍第15項之蝕刻劑，其中該輔助抑制劑是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：CH3 COONH4 、NH4 SO3 NH2 、NH4 C6 H5 O2 、NH4 COONH4 、NH4 Cl、NH4 H2 PO4 、NH4 OOCH、NH4 HCO3 、H4 NO2 CCH2 C(OH)(CO2 NH4 )CH2 CO2 NH4 、NH4 PF6 、HOC(CO2 H)(CH2 CO2 NH4 )2 、NH4 NO3 、(NH4 )2 S2 O8 、H2 NSO3 NH4 ，以及(NH4 )2 SO4 。
- 如申請專利範圍第1項之蝕刻劑，其中該氧化銦錫(ITO)是非晶形氧化銦錫(ITO)。
- 一種用於一透明導電氧化層的蝕刻劑，其包含： 2-15 wt%的硫酸；0.02-10 wt%的鹼金屬硫酸氫鹽；一0.02-10 wt%的輔助氧化劑；一0.01-5 wt%的輔助抑制劑；以及去離子水做為剩餘物，其中該透明導電氧化物層係由氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)製成。
- 如申請專利範圍第18項之蝕刻劑，其中鹼金屬的硫酸氫鹽包括KHSO4 。
- 如申請專利範圍第18項之蝕刻劑，其中該輔助氧化劑是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：H3 PO4 、HNO3 、CH3 COOH、HClO4 、H2 O2 ，以及過氧單硫酸鉀(oxone)。
- 如申請專利範圍第18項之蝕刻劑，其中該輔助抑制劑是至少一種選自於下列所構成的群組之化合物：CH3 COONH4 、NH4 SO3 NH2 、NH4 C6 H5 O2 、NH4 COONH4 、NH4 Cl、NH4 H2 PO4 、NH4 OOCH、NH4 HCO3 、H4 NO2 CCH2 C(OH)(CO2 NH4 )CH2 CO2 NH4 、NH4 PF6 、HOC(CO2 H)(CH2 CO2 NH4 )2 、NH4 NO3 、(NH4 )2 S2 O8 、H2 NSO3 NH4 ，以及(NH4 )2 SO4 。
- 如申請專利範圍第18項之蝕刻劑，其中該氧化銦錫(ITO)是非晶形氧化銦錫(ITO)。
- 一種用於製造一液晶顯示器(LCD)的方法，該方法包含：提供一絕緣基材，於其中一透明導電氧化物層被形 成；以及圖案化該透明導電氧化層，其係藉由使用申請專利範圍第1至14項中的一項之蝕刻劑來蝕刻該透明導電氧化物層。
- 如申請專利範圍第23項之方法，其中該蝕刻在30-50℃下被進行。
- 如申請專利範圍第23項之方法，其中該蝕刻被進行歷時20-100秒。
- 如申請專利範圍第23項之方法，其中該透明導電氧化層係由氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)製成。
- 如申請專利範圍第26項之方法，其中該氧化銦錫(ITO)是非晶形氧化銦錫(ITO)。
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