TWI527881B - 用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物及平板顯示裝置 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物及平板顯示裝置。
在半導體裝置和平板顯示裝置中，形成歐姆接觸層以減少半導體層和源/汲電極的電阻，所述歐姆接觸層通常由摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)組成。蝕刻技術對形成歐姆接觸層是必要的，歐姆接觸層通常由乾式蝕刻技術形成。然而，乾式蝕刻技術因為需要昂貴的設備並不經濟實用，且其因為需要很長時間而不具有生產性。
因此，對本發明進行設計以解決上述問題，本發明的目的在於提供一種用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物及平板顯示裝置，藉此能夠使用濕式蝕刻技術蝕刻平板顯示裝置上之歐姆接觸層。
本發明的另一目的在於提供一種用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物，能夠提高經濟效率和生產率。
為了實現上述目的，本發明一方面提供一種用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物，以組成的總重量計，所述組成包括：過氧化氫(H2O2)5~30 wt%、含氟化合物0.01~5 wt%、可溶於水的環胺化合物0.1~5 wt%、無機酸0.1~10 wt%和餘量的水。
本發明另一方面提供一種平板顯示裝置，其包括由用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物所蝕刻的歐姆接觸層。
在下文中，將詳細闡述本發明。
本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物，較佳地蝕刻摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層。本實施例中之n型雜質是指週期表的5B族元素，但n型雜質亦可為其他材質如P、As、Sb等。
本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物包括過氧化氫(H2O2)、含氟化合物、可溶於水的環胺化合物、無機酸和水。
本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物中所包含的過氧化氫(H2O2)是用於蝕刻歐姆接觸層的主要的氧化劑。以組成的總量計，過氧化氫(H2O2)在組成中的含量為5~30 wt%、較佳含量為7~25 wt%。當過氧化氫的含量低於5 wt%時，組成的蝕刻能力變得不足，而當過氧化氫的含量高於30 wt%時，其蝕刻速率過度增大，使得程序控制變得困難。
本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物中所包含的含氟化合物是通過水解離以產生氟離子(F+)的化合物。由於含氟化合物影響矽(其為歐姆接觸層的組成成分之一)的蝕刻速率，因此含氟化合物用於增加歐姆接觸層的蝕刻速率。
以組成的總量計，含氟化合物在組成中的含量為0.01~5 wt%、較佳含量為0.05~1 wt%。當含氟化合物的含量低於0.01 wt%時，歐姆接觸層的蝕刻速率變慢。同樣，當含氟化合物的含量高於5 wt%時，組成的蝕刻能力並沒有提高，且會蝕刻佈置於歐姆接觸層下面的資料線金屬薄膜從而引起線路短路，從而造成製程的缺陷。
對含氟化合物沒有特別限制，只要其能夠用於相關領域即可。然而，含氟化合物可選自由HF、NaF、NH4F、NH4BF4、NH4FHF、KF、KHF2、AlF3和HBF4組成的組，其中較佳為NH4FHF。
本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物中所包含的可溶於水的環胺化合物，用於在蝕刻歐姆接觸層的過程中保護佈置於歐姆接觸層上的銅基金屬線。在蝕刻歐姆接觸層的過程中必須要對佈置於歐姆接觸層上的薄膜進行保護的原因如下：一般而言，先在歐姆接觸層上形成源/汲電極，然後再實施蝕刻歐姆接觸層的技術。因此，在蝕刻歐姆接觸層的過程中，對源/汲電極的損害需降到最小。因此，用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物需要包含用於保護源/汲電極的組分。在本發明中，用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物包含可溶於水的環胺化合物的原因在於，源/汲電極一般由銅基金屬組成。
以組成的總量計，可溶於水的環胺化合物在組成中的含量為0.1~5 wt%、較佳含量為0.1~1 wt%。當可溶於水的環胺化合物的含量低於0.1wt%時，佈置於歐姆接觸層上的銅基金屬線被蝕刻，從而造成線路斷開。另外，當可溶於水的環胺化合物的含量高於5wt%時，歐姆接觸層的蝕刻速率變慢，且因此在歐姆接觸層上形成殘餘物。
對可溶於水的環胺化合物沒有特別限制，只要其能夠用於相關領域即可。然而，較佳地，可溶於水的環胺化合物是具有1至30個碳原子的可溶於水的環胺化合物。可溶於水的環胺化合物可選自由下列化合物組成的組：苯并三唑化合物、氨基四唑化合物、咪唑化合物、吲哚化合物、嘌呤化合物、吡唑化合物、吡啶化合物、嘧啶化合物、吡咯化合物、吡咯烷化合物和吡咯啉化合物。在此，氨基四唑化合物的實施例可包括氨基四唑、5-氨基-1-苯基四唑、5-氨基-1(1-萘基)四唑、1-甲基-5-氨基四唑、1,5-二氨基四唑等。在這些氨基四唑化合物中，較佳選擇為氨基四唑。
本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物中所包含的無機酸通過控制組成的pH(即通過降低組成的pH)防止過氧化氫(H2O2)分解，從而營造一個可蝕刻歐姆接觸層的環境。
以組成的總量計，無機酸在組成中的含量為0.1~10wt%、較佳含量為0.1~1wt%。當無機酸的含量低於0.1wt%時，控制組成pH的能力降低，導致歐姆接觸層的蝕刻速率降低，從而加速過氧化氫(H2O2)的分解。此外，當無機酸的含量高於10wt%時，歐姆接觸層的蝕刻速率增大，但組成會對佈置於歐姆接觸層下面的薄膜產生不利影響，並降低化歐姆接觸層的線性。
本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物中所包含的水作為均衡而加入，以使組成的總量為100 wt%。對水沒有任何特別限制，但使用去離子水較佳。其中，使用比電阻為18 MΩ‧cm或以上(其表示水中離子去除的程度)的去離子水較佳。
為了提高本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物的蝕刻能力，用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物可進一步包含相關領域中普遍習知的添加劑。較佳地，以組成的總量計，添加劑的含量為0.0001~0.01 wt%。
添加劑的實施例可包括表面活性劑、金屬離子封鎖劑(blocking agent)、防腐劑等。在此，表面活性劑通過降低表面張力來增加蝕刻均勻性。表面活性劑的實施例可包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子表面活性劑。此外，可使用基於氟的表面活性劑作為表面活性劑。
本發明提供一種平板顯示裝置，該平板顯示裝置使用用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物而製造。平板顯示裝置可以是液晶顯示裝置或有機電致發光裝置。
本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物可通過濕式蝕刻技術蝕刻歐姆接觸層。此外，本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物可提高經濟效率和生產率。
在下文中，將參照以下實施例更加詳細地闡述本發明。然而，這些實施例僅用以闡釋本發明，本發明的範圍並不受限於此。本領域技術人員在本發明範圍內可對這些實施例適當地進行修改和改變。
根據下表1中所給出的成分和組成比製備用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物，每一個用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物的重量為6 kg。
B-1：NH4F B-2：HF
B-3：NaF B-4：NH4BF4
B-5：KF B-6：KHF2
C-1：氨基四唑 C-2：5-氨基-1-苯基四唑
C-3：苯并三唑 C-4：吲哚
C-5：吡咯 C-6：吡咯啉
D-1：鹽酸 D-2：硫酸
D-3：硝酸 D-4：磷酸
使用上表1中所給出的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物實施蝕刻摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+a-Si：H)層的過程。在該蝕刻過程中，將每個用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物的溫度設定在約30℃，但若需要，用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物的最佳溫度可視其它過程條件而變化。其蝕刻時間可視其蝕刻溫度而變化，且一般可為30~180秒。在該測試中，蝕刻過程實施60秒。使用SEM(型號：S-4700，由Hitachi Alc公司製造)檢驗在該蝕刻過程中蝕刻的摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+a-Si：H)層的剖面，其結果在下表2中給出。
參照表2，可以看出，實施例1至3的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物對摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層具有極好的蝕刻特性，由實施例1至3的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物蝕刻的摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層的剖面良好，且沒有出現殘餘物。因此，可以推斷，針對摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層，本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物能夠提供極好的錐形剖面(taper profile)、線性圖案和最佳的蝕刻速率。
進一步地，參照表2，可以看出，比較實施例1至3的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物不能蝕刻摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層，比較實施例4至8的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物可蝕刻摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層，但其蝕刻的摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層的剖面較差，且比較實施例5至8的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物在蝕刻摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層後產生殘餘物。因此，難以將比較實施例1至8的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物應用於蝕刻摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層的過程。
同時，圖1和圖2顯示了由實施例1的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物所蝕刻的摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層的斷面的照片。
參照圖1和圖2，可以看出，實施例1的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物對摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層具有極好的蝕刻特性，由實施例1的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物所蝕刻的摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層的剖面良好，且沒有出現殘餘物。因此，可以推斷，針對摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層，本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物能夠提供極好的錐形剖面、線性圖案和最佳的蝕刻速率。
圖3和圖4顯示了由比較實施例1的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物所蝕刻的摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層的斷面的照片。
參照圖3，可以看出，比較實施例1的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物對摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層的蝕刻剖面較差。另外，參照圖4，可以看出，比較實施例1的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物在蝕刻摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層後產生殘餘物。因此，難以將比較實施例1的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物應用於蝕刻摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層的過程。
如上所述，本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物可濕式蝕刻歐姆接觸層。此外，本發明用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物可提高經濟效率和生產率。
儘管出於闡釋的目的公開了本發明的較佳實施例，但本領域技術人員應瞭解，在不背離如所附發明說明書所揭示的本發明的範圍和精神內，對本發明所做的各種改進、增加和替代都是可能的。
圖1和圖2為由實施例1的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物蝕刻摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層的斷面的照片。
圖3和圖4為由比較實施例1的用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物蝕刻摻有n型雜質的氫化非晶矽(n+ a-Si:H)層的斷面的照片。
Claims (6)
- 一種用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物，其保護銅基金屬層被蝕刻，以該蝕刻劑組成物的總重量計，該蝕刻劑組成物包括：過氧化氫5~30wt%；含氟化合物0.01~5wt%；可溶於水的環胺化合物0.1~5wt%；無機酸0.1~10wt%；及餘量的水。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物，其中該歐姆接觸層是摻有n型雜質的氫化非晶矽層。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物，其中該含氟化合物是由HF、NaF、NH4F、NH4BF4、NH4FHF、KF、KHF2、AlF3和HBF4所組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物，其中該可溶於水的環胺化合物選自由下列化合物組成的組合：苯并三唑化合物、氨基四唑化合物、咪唑化合物、吲哚化合物、嘌呤化合物、吡唑化合物、吡啶化合物、嘧啶化合物、吡咯化合物、吡咯烷化合物和吡咯啉化合物。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物，其中該無機酸選自由鹽酸、硫酸、硝酸和 磷酸所組成。
- 一種平板顯示裝置，該平板顯示裝置包括由申請專利範圍第1項所述之用於歐姆接觸層的蝕刻劑組成物所蝕刻的歐姆接觸層。
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