TWI632254B - 用於金屬層的蝕刻劑組合物，用於使用該組合物蝕刻銅基金屬層的方法，用於製作用於液晶顯示裝置的陣列基板的方法及使用該方法製作的用於液晶顯示裝置的陣列基板 - Google Patents
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Abstract
本揭示內容涉及用於金屬層的蝕刻劑組合物，用於使用所述組合物蝕刻銅基金屬層的方法，用於製作用於液晶顯示裝置的陣列基板的方法，和用於使用所述製作方法製作的用於液晶顯示裝置的陣列襯底，其中所述用於金屬層的蝕刻劑組合物包括：(a)磷酸；(b)硝酸；(c)醋酸；(d)含氟化合物；(e)硫酸類化合物；和(f)水，其中所述(e)硫酸類化合物具有pKa值為-1至5。
Description
發明領域 本發明涉及用於金屬層的蝕刻劑組合物，以及用於使用該蝕刻劑組合物製作用於液晶顯示裝置的陣列基板的方法。
發明背景 在半導體裝置中，在基板上形成金屬線的方法通常由以下工序步驟形成：通過濺射等形成金屬層，通過光致抗蝕劑塗覆、曝光和顯影從而在選擇性區域中形成光致抗蝕劑，以及蝕刻，並包括在各個單元工序之前和之後的清洗過程等。該蝕刻工序是指用光致抗蝕劑作為掩模在選擇性區域中留下金屬層，並通常使用利用等離子體等進行的乾蝕刻或利用蝕刻劑組合物進行的濕蝕刻。
在這種半導體裝置中，金屬導線電阻近來已成為主要關注點。由於電阻值是引起RC時間延遲的主要因素，且特別是在薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)中，在技術發展方面，面板尺寸的增加及獲得高解析度是關鍵性因素，因此，為了TFT-LCD增大方面所必需的RC時間延遲減少，低電阻材料的開發很關鍵。在本領域中通常使用的鉻(Cr，電阻率：12.7×10-8
Ωm)、鉬(Mo，電阻率：5×10-8
Ωm)、鋁(Al，電阻率：2.65×10-8
Ωm)及其合金難以用在大TFT-LCD中所使用的閘極線和數據線中。
鑒於上述，對作為新的低電阻金屬層的銅基金屬層(例如，銅層和銅鈦層)及其蝕刻劑組合物方面的興趣已經增加，且韓國專利申請公佈公開No. 10-2013-0046065公開了用於多個金屬層的蝕刻劑組合物，包括磷酸、硝酸、醋酸和含氟化合物。然而，對當在具有低pH值的蝕刻劑組合物中存在含氟化合物時發生的玻璃基板蝕刻的控制具有局限性，且具有以下局限性：在具有厚度為5000 Å或以上的厚層中不能改善關於輪廓和玻璃蝕刻的問題。 [現有技術文獻] [專利文獻]
(專利文獻1)韓國專利申請公佈公開No. 10-2013-0046065。
發明概要 本發明旨在提供用於金屬層的蝕刻劑組合物，其在具有銅層厚度為5000 Å或以上的厚層中改善關於輪廓和玻璃蝕刻的問題方面具有優異的蝕刻性能。
本發明還旨在提供用於使用蝕刻劑組合物蝕刻銅基金屬層的方法，以及用於製作用於液晶顯示裝置的陣列基板的方法。
本發明的一方面提供用於金屬層的蝕刻劑組合物，包括：(a)磷酸；(b)硝酸；(c)醋酸；(d)含氟化合物；(e)硫酸類化合物；和(f)水，其中，所述(e)硫酸類化合物具有pKa值為-1至5。
本發明的另一方面提供用於使用蝕刻劑組合物蝕刻銅基金屬層的方法，以及用於製作用於液晶顯示裝置的陣列基板的方法。
本發明的又一方面提供使用本揭示內容的製作方法製作的用於液晶顯示器的陣列基板。
較佳實施例之詳細說明 在下文中，將更詳細地描述本揭示內容。
本揭示內容涉及用於金屬層的蝕刻劑組合物，包括：(a)磷酸；(b)硝酸；(c)醋酸；(d)含氟化合物；(e)硫酸類化合物；和(f)水，其中，所述(e)硫酸類化合物具有pKa值為-1至5。特別地，涉及用於蝕刻具有銅基金屬層厚度為5000 Å或以上的厚層的、用於金屬層的蝕刻劑組合物，用於蝕刻所述層的方法，用於液晶顯示裝置的陣列基板，及用於製作液晶顯示裝置的陣列基板的方法。
本揭示內容的發明人已經實驗性驗證了如下情況並完成了本揭示內容：通過使用硫酸類化合物調整pKa，使得由含氟化合物引起的金屬層下方的玻璃襯底的蝕刻速率降低。本揭示內容的蝕刻劑組合物在具有銅層厚度為5000 Å或以上的厚層中改善關於輪廓和玻璃蝕刻的問題方面具有優異的蝕刻性能。
本揭示內容優選用於蝕刻銅基金屬層。銅基金屬層包括銅作為層組成之一，包括單層和多層(例如雙層)，且為具有銅層厚度為5000 Å或以上的厚層。例如，包括銅或銅合金的單層，鈦或鈦合金層，以及，作為多層的銅鈦層、銅鈦合金層等。銅鈦層是指包括鈦層和形成在鈦層上的銅層，且銅鈦合金層是指包括鈦合金層和形成在鈦合金層上的銅層。此外，鈦合金層是指鈦和選自由例如鉬(Mo)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、釹(Nd)等所組成的組中的一種或多種的合金。
本揭示內容的蝕刻劑組合物是能夠一起蝕刻閘極、閘極線和源/汲極和數據線的用於銅基金屬層的蝕刻劑組合物，且包括(a)磷酸；(b)硝酸；(c)醋酸；(d)含氟化合物；(e)硫酸類化合物；和(f)水。
包括在本揭示內容之蝕刻劑組合物中的(e)硫酸類化合物使得能夠通過調整pKa而調整玻璃蝕刻速率。
在下文中，將通過各組成詳細地描述本揭示內容。(a) 磷酸
在本揭示內容的蝕刻劑中包括的(a)磷酸(H3
PO4
)是用作主氧化劑的成分，並起到氧化和濕蝕刻金屬層的作用。
相對於蝕刻劑組合物的總重量，(a)磷酸的含量為從10重量%至50重量%，且優選為從10重量%至30重量%。小於上述範圍的磷酸含量可能引起對銅的蝕刻速率下降和由殘餘物引起的缺陷；而大於上述範圍的磷酸含量的不利之處在於：對鈦層的蝕刻速率下降且對銅層的蝕刻速率過分增大，導致在鈦層中產生殘餘物且在銅層中產生過蝕刻現象，這在後續加工中引起問題。(b) 硝酸
在本揭示內容的蝕刻劑中包括的硝酸(HNO3
)是用作輔助氧化劑的組分，並起到氧化和濕蝕刻金屬層的作用。
相對於蝕刻劑組合物的總重量，硝酸的含量為從3重量% 至8重量%。當硝酸的含量小於3重量%時，對金屬層的蝕刻速率下降，因此基板中的蝕刻均勻性變差，引起瑕疵；而當其含量大於8重量%時，對金屬層的蝕刻速率上升，引起過蝕刻。(c) 醋酸
在本揭示內容的蝕刻劑中包括的醋酸 (CH3
COOH)是用作輔助氧化劑的組分，並起到調整硝酸的分解速率以及用作緩衝劑用於調整反應速率等的作用，且通常起到降低分解速率的作用。
相對於蝕刻劑組合物的總重量，醋酸的含量為從10重量%至 60重量%。醋酸含量小於10重量%時具有由於在基板中蝕刻速率不均勻而引起瑕疵的問題；而含量大於60重量%則引起泡沫產生，且當在基板中存在泡沫時，不能實現完全蝕刻，這可能在後續加工中引起問題。(d) 含氟化合物
在本揭示內容的蝕刻劑組合物中包括的含氟化合物是指能夠在水中被離解並產生氟離子的化合物。含氟化合物起到將鈦和鈦合金層中必然產生的殘餘物去除的作用。
對含氟化合物沒有特別限制，只要它是在本領域中使用的材料並能夠在溶液中被離解成氟離子或多價氟離子即可。然而，所述含氟化合物優選為選自由氟化銨(NH4
F)，氟化鈉(NaF)，氟化鉀(KF)，氟氫化銨(NH4
F∙HF)，氟氫化鈉(NaF∙HF)和氟氫化鉀(KF∙HF)所組成的組中的一種、兩種或更多種類型。
相對於蝕刻劑組合物的總重量，以0.01重量%至2.0重量% 且優選地以0.05重量%至1.0重量%包括含氟化合物。當含氟化合物以小於上述範圍包括時，鈦和鈦合金層的蝕刻速率下降，導致產生蝕刻殘餘物。當含氟化合物以大於上述範圍包括時，存在玻璃基板蝕刻速率增大的問題。(e) 硫酸類化合物
在本揭示內容的蝕刻劑組合物中包括的硫酸類化合物能夠根據化合物的功能基團來調整pKa值，且具有pKa值的硫酸類化合物起到通過降低蝕刻劑中的氟離子活性而改善由金屬層下方的玻璃蝕刻引起的問題的作用。為了起到此作用，本揭示內容的硫酸類化合物可以具有-1至5的pKa值。
具體地，本揭示內容中具有-1至5的pKa值的硫酸類化合物可以是具有以下結構式的化合物： ＜化學式1＞2-萘磺酸 ＜化學式2＞胺磺酸 ＜化學式3＞磺胺酸 ＜化學式4＞3-胺苯磺酸 ＜化學式5＞4-羥基苯磺酸
具有小於-1的pKa值的硫酸類化合物在降低玻璃蝕刻速率方面不夠有效；而當pKa值大於5時，蝕刻劑活性下降，這可能對針對金屬層的蝕刻速率具有負作用。
相對於組合物的總重量，以0.01重量%至10.0重量% 且優選以0.1重量%至5.0重量%包括硫酸類化合物。以小於上述範圍包括硫酸類化合物時在降低玻璃蝕刻速率方面不夠有效；而即使當以大於上述範圍包括硫酸類化合物時，不能得到進一步的改善效果。 (f)水
在本揭示內容的用於銅鈦合金層的蝕刻劑組合物中包括的水以餘量包括，使得組合物的總重量成為100重量%。在此，當水含量為總重量的30重量%或以上時，蝕刻劑的氧化能力顯著下降，引起蝕刻缺陷。對水沒有特別限制，然而，優選使用去離子水。作為水，有利的是使用具有的水電阻率值(其表示水中的離子去除程度的值)為18MΩ/cm或以上的去離子水。
在本揭示內容中使用的磷酸、硝酸、醋酸、含氟化合物、硫酸類化合物和水等可以使用在本領域公知的方法來製備，且本揭示內容的蝕刻劑組合物優選具有用於半導體加工的純度。
此外，本揭示內容涉及一種用於蝕刻銅基金屬層的方法，包括：I)在基板上形成銅基金屬層；II)在銅基金屬層上選擇性地留下光反應性材料；和III)使用本揭示內容的蝕刻劑組合物蝕刻銅基金屬層。
在本揭示內容的蝕刻方法中，光反應性材料優選為普通光致抗蝕劑材料，且可以通過使用普通曝光和顯影加工而被選擇性地留下。
此外，本揭示內容提供用於製作用於液晶顯示裝置的陣列基板的方法，包括：a)在基板上形成閘極；b)在包括閘極的基板上形成閘極絕緣層；c)在閘極絕緣層上形成半導體層；d)在半導體層上形成源極/汲極；和e)形成與汲極連接的像素電極，其中步驟a)包括在基板上形成銅基金屬層並通過使用本揭示內容的蝕刻劑組合物蝕刻銅基金屬層而形成閘極線，且步驟d)包括在半導體層上形成銅基金屬層並通過使用本揭示內容的蝕刻劑組合物蝕刻銅基金屬層而形成源極和汲極。
用於液晶顯示裝置的陣列基板可以是薄膜電晶體(TFT)陣列基板。
此外，本揭示內容涉及使用上述製作方法製作的用於液晶顯示裝置的陣列基板。
用於液晶顯示裝置的陣列基板可以包括使用本揭示內容的蝕刻劑組合物蝕刻的閘極線和/或源極和汲極。
在下文中，將參考實施例更詳細地描述本揭示內容。然而，以下的實施例是為了更具體地描述本揭示內容，而本揭示內容的範圍不限於以下實施例。在本揭示內容的範圍內，本領域技術人員可以適當地修改和更改以下實施例。
根據在以下表1中所列的組成成分(單位：重量%)各自以180kg製備實施例和比較例的蝕刻劑組合物。
試驗例1.
蝕刻組合物性能評價
在將鈦合金層沉積在玻璃基板(100 mm×100 mm)上並將銅層沉積在鈦合金層上之後，通過光刻加工將具有特定圖案的光致抗蝕劑形成在基板上，然後使用實施例1和實施例2以及比較例1至比較例9的組合物中的每個對銅基金屬層進行蝕刻加工。使用噴射型蝕刻試驗裝置(型號名稱：ETCHER (TFT)，由SEMES Co., Ltd.製造)，在蝕刻過程中將蝕刻組合物的溫度設定在約40℃，然而，可以根據其它加工條件和其它因素根據需要改成適當的溫度。蝕刻時間可以根據蝕刻溫度而變化，然而，通常將蝕刻進行50秒(s)至180秒。使用截面SEM(由HITACHI, Ltd.製造，型號名稱：S-4700)檢查在上述蝕刻過程中蝕刻的銅基金屬層的輪廓，且結果在表2中列出。 ＜蝕刻評價標準＞ Cu蝕刻速率：O (200 Å/秒至300Å/s), △ (小於200Å/s, 大於300Å/s), X (未蝕刻) Ti蝕刻速率：O (10Å/s 以上), △ (小於10Å/s), X (未蝕刻) Cu蝕刻均勻性：O (優異), △ (一般), X (差) 玻璃蝕刻速率：O (10Å/s以下), X (大於10Å/s)
當銅層未被蝕刻時，無法測量下面的Ti和玻璃的蝕刻速率以及均勻性。 【表2】
如表2所示，實施例1和實施例2的蝕刻劑組合物在具有銅層厚度為5000 Å或以上的厚層中改善關於輪廓和玻璃蝕刻的問題方面表現出優秀的蝕刻性能。
同時，在比較例1至比較例9中，蝕刻輪廓的蝕刻均勻性差且出現瑕疵，而且還發生由於玻璃蝕刻引起的問題。
根據在以下表3中所列的組成成分(單位：重量%)各自以180kg來製備實施例和比較例的蝕刻劑組合物，且列出各組合物的pKa。
以與在試驗例1相同的方式評價實施例和比較例的蝕刻劑組合物的性能，且結果在表4中示出。
如表4所示，使用具有pKa範圍為-1至5的硫酸類化合物的實施例3和實施例4的蝕刻劑組合物在具有銅層厚度為5000Å或以上的厚層中改善關於輪廓和玻璃蝕刻的問題方面表現出優秀的蝕刻性能。
同時，在使用pKa範圍在-1至5之外的硫酸類化合物的比較例10至比較例14中，銅蝕刻速率在蝕刻輪廓方面不足，或出現由於玻璃蝕刻引起的問題。
通過試驗結果，驗證了：本揭示內容的蝕刻劑組合物通過使用具有pKa範圍為-1至5的硫酸類化合物而具有優異的蝕刻性能。
本揭示內容的蝕刻劑組合物在具有銅層厚度為5000Å或以上的厚層中改善關於輪廓和玻璃蝕刻的問題方面具有優秀的蝕刻性能。
Claims (7)
- 一種用於金屬層的蝕刻劑組合物，包括：相對於所述蝕刻劑組合物的總重量，(a)10重量%至50重量%之磷酸；(b)3重量%至8重量%之硝酸；(c)10重量%至60重量%之醋酸；(d)0.01重量%至2.0重量%之含氟化合物；(e)0.01重量%至10.0重量%硫酸類化合物；和(f)使組合物的總重量成為100重量%的餘量之水，其中，所述(e)硫酸類化合物具有pKa值為-1至5，其中，所述(d)含氟化合物是氟化銨、氟化鈉、氟化鉀、氟氫化銨、氟氫化鈉和氟氫化鉀中的一種或多種。
- 如請求項1之用於金屬層的蝕刻劑組合物，其中，所述(e)硫酸類化合物是以下化合物中的一種或多種：2-萘磺酸胺磺酸<化學式3>磺胺酸3-胺苯磺酸4-羥基苯磺酸。
- 如請求項1之用於金屬層的蝕刻劑組合物，其中所述金屬層是包括銅或銅合金的單層的銅基金屬層；或包括選自由銅鈦層和銅鈦合金層所組成的組中的一層或多個層的多層。
- 如請求項1之用於金屬層的蝕刻劑組合物，其中所述金屬層是具有厚度為5000Å或以上的銅基金屬層。
- 一種用於蝕刻銅基金屬層的方法，包括：I)在基板上形成銅基金屬層；II)在所述銅基金屬層上選擇性地留下光反應性材料；和III)使用如請求項1至4中的任一項之用於金屬層的蝕刻劑組合物蝕刻所述銅基金屬層。
- 一種用於製作用於液晶顯示裝置的陣列基板的方法，包括：a)在基板上形成閘極；b)在包括所述閘極的基板上形成閘極絕緣層；c)在所述閘極絕緣層上形成半導體層；d)在所述半導體層上形成源極/汲極；和e)形成與所述汲極連接的像素電極；其中所述步驟a)包括在基板上形成銅基金屬層並通過使用如請求項1至4的任一項之用於金屬層的蝕刻劑組合物蝕刻所述銅基金屬層而形成閘極；且所述步驟d)包括在半導體層上形成銅基金屬層並通過使用所述用於金屬層的蝕刻劑組合物蝕刻所述銅基金屬層而形成源極和汲極。
- 如請求項6之用於製作用於液晶顯示裝置的陣列基板的方法，其中所述用於液晶顯示裝置的陣列基板是薄膜電晶體陣列基板。
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| WO2024163820A1 (en) * | 2023-02-01 | 2024-08-08 | Entegris, Inc. | Wet etch formulations and related methods |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6979645B2 (en) * | 2002-10-11 | 2005-12-27 | Sony Corporation | Method of producing a semiconductor device having copper wiring |
| WO2012177017A2 (ko) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | ㈜동진쎄미켐 | 금속 배선 식각액 및 이를 이용한 액정 표시 장치의 제조 방법 |
| KR20130046065A (ko) * | 2011-10-27 | 2013-05-07 | 서종현 | 식각액 조성물, 및 다중금속막 식각 방법 |
| TW201445008A (zh) * | 2013-03-28 | 2014-12-01 | Dongwoo Fine Chem Co Ltd | 銅質金屬層蝕刻組成物及製備金屬線方法 |
Family Cites Families (14)
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|---|---|---|---|---|
| EP0758017B1 (en) * | 1995-08-09 | 2002-10-23 | The Procter & Gamble Company | Acidic cleaning compositions |
| JP2001164361A (ja) * | 1999-12-09 | 2001-06-19 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | スパッタリングターゲット冷却構造 |
| KR101160829B1 (ko) * | 2005-02-15 | 2012-06-29 | 삼성전자주식회사 | 식각액 조성물 및 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 |
| KR101393599B1 (ko) * | 2007-09-18 | 2014-05-12 | 주식회사 동진쎄미켐 | Ｔｆｔ-ｌｃｄ용 금속 배선 형성을 위한 식각액 조성물 |
| KR20090059961A (ko) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | 주식회사 동진쎄미켐 | 박막트랜지스터-액정표시장치용 금속 배선 형성을 위한식각액 조성물 |
| KR101256276B1 (ko) * | 2010-08-25 | 2013-04-18 | 플란제 에스이 | 다중막의 식각액 조성물 및 그 식각방법 |
| KR20120138290A (ko) * | 2011-06-14 | 2012-12-26 | 삼성디스플레이 주식회사 | 식각액 조성물, 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 기판 형성 방법 |
| KR20130070517A (ko) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | 동우 화인켐 주식회사 | 액정 표시장치용 어레이 기판 제조방법 |
| JP5907620B2 (ja) * | 2012-04-25 | 2016-04-26 | 日本タングステン株式会社 | バッキングプレート及びスパッタリングターゲット |
| KR102002131B1 (ko) * | 2012-08-03 | 2019-07-22 | 삼성디스플레이 주식회사 | 식각액 조성물 및 이를 이용한 박막 트랜지스터 제조 방법 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6979645B2 (en) * | 2002-10-11 | 2005-12-27 | Sony Corporation | Method of producing a semiconductor device having copper wiring |
| WO2012177017A2 (ko) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | ㈜동진쎄미켐 | 금속 배선 식각액 및 이를 이용한 액정 표시 장치의 제조 방법 |
| KR20130046065A (ko) * | 2011-10-27 | 2013-05-07 | 서종현 | 식각액 조성물, 및 다중금속막 식각 방법 |
| TW201445008A (zh) * | 2013-03-28 | 2014-12-01 | Dongwoo Fine Chem Co Ltd | 銅質金屬層蝕刻組成物及製備金屬線方法 |
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