TWI655275B - 蝕刻劑組成物及使用其形成透明電極的方法 - Google Patents

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Abstract

公開了用於蝕刻氧化銦層的蝕刻劑組成物以及使用其形成透明電極的方法，所述蝕刻劑組成物包括5-10wt%的硝酸，0.5-5wt%的磺醯氯類化合物，0.1-5wt%的環胺化合物，和剩餘部分的水。當蝕刻厚的氧化銦層(1000Å或更多)以形成具有低電阻的透明電極層時，蝕刻劑組成物能夠充分增大蝕刻速率而不產生殘渣，因此提高加工效率。

Description

蝕刻劑組成物及使用其形成透明電極的方法 技術領域
本發明涉及蝕刻劑組成物及使用其形成透明電極的方法。
背景技術
氧化銦層，特別是氧化銦鋅(IZO)層或氧化銦錫(ITO)層，在用於任何電子部件的電路板上形成並因此用作透明電極。IZO或ITO透明電極通常使用濺射工藝等在絕緣基板上形成，然後用光致抗蝕劑塗覆，接著是曝光和顯影，因此形成光致抗蝕劑圖案，之後使用光致抗蝕劑圖案蝕刻氧化銦層。
由於氧化銦層的耐化學性好，其不易蝕刻。為了蝕刻氧化銦層，韓國專利申請公開號1997-0065685公開了包括鹽酸和選自弱酸和醇中的任何一個的蝕刻劑，而且韓國專利申請公開號2000-0017470公開了主要由草酸及其鹽或氯化鋁組成的蝕刻劑。雖然包括草酸的蝕刻劑有利於蝕刻，但是它在低溫下具有低的溶解度，不被期望地引起沉積。還有，包括氫化碘(HI)的蝕刻劑具有高的蝕刻速率和低 的側蝕，但昂貴，毒性高，和腐蝕性高。因此，此類蝕刻劑對實際過程的應用被限制。
還有，傳統蝕刻劑具有高化學活性並且在蝕刻期間可能引起具有差的耐化學性的鄰近金屬如鉬(Mo)、鋁(Al)，或鉻(Cr)等的腐蝕。當蝕刻包括上述任一金屬的多層結構時也是如此。而且，含有鹽酸的蝕刻劑是易燃的，不被期望地由於煙霧造成空氣污染問題，從而導致高投資成本並造成不安全的工作環境。
需要開發具有蝕刻性能的蝕刻劑組成物使得當蝕刻氧化銦層時防止產生殘渣並防止鄰近金屬的腐蝕(對下層損害)，而且使得蝕刻速率被充分提高。
【引用列表】 【專利文獻】
專利文件1：韓國專利申請公開號1997-0065685
專利文件2：韓國專利申請公開號2000-0017470
發明概要
因此，本發明的目的為提供蝕刻劑組成物，其中當蝕刻氧化銦層時，不產生殘渣並且可以充分提高蝕刻速率，特別地當蝕刻厚氧化銦層(大於等於1000Å)時其可以充分提高蝕刻速率並不產生殘渣以形成具有低電阻的透明電極層。
為了達到上述目的，本發明提供用於蝕刻氧化銦層的蝕刻劑組成物，包括：5-10wt%的硝酸，0.5-5wt%的磺 醯氯類化合物，0.1-5wt%的環胺化合物，和剩餘部分的水。
在本發明的實施方式中，磺醯氯類化合物可以為具有由以下化學式1表示的結構的化合物：
在化學式1中，R為未被氯取代或被氯取代的C1-C6脂肪烴，或未被氯取代或被氯取代的C6-C10芳烴。
在本發明的另一實施方式中，磺醯氯類化合物可以包括選自由甲磺醯氯，乙磺醯氯，氯代苯磺醯氯，苄磺醯氯，氯乙烷磺醯氯，異丙基磺醯氯，丙磺醯氯，和二氯代苯磺醯氯組成的組中的至少一種。
在本發明的再一實施方式中，環胺化合物可以包括選自由吡咯類化合物，吡唑類化合物，咪唑類化合物，三唑類化合物，四唑類化合物，五唑類化合物，噁唑類化合物，異噁唑類化合物，噻唑類化合物，和異噻唑類化合物組成的組中的至少一種。
在本發明的又一個實施方式中，氧化銦層可以為氧化銦鋅(IZO)層或氧化銦錫(ITO)層。
此外，本發明提供形成透明電極的方法，包括：在基板上形成包括金屬氧化物的透明電極層；在透明電極層上形成光致抗蝕劑圖案；和使用光致抗蝕劑圖案作為掩模使用包括5-10wt%的硝酸，0.5-5wt%的磺醯氯類化合物， 0.1-5wt%的環胺化合物，和剩餘部分的水的蝕刻劑組成物蝕刻所述包括金屬氧化物的透明電極層。
在本發明的實施例中，磺醯氯類化合物可以為具有由以下化學式1表示的結構的化合物：
在化學式1中，R為未被氯取代或被氯取代的C1-C6脂肪烴，或未被氯取代或被氯取代的C6-C10芳烴。
在本發明的另一實施例中，磺醯氯類化合物可以包括選自由甲磺醯氯，乙磺醯氯，氯代苯磺醯氯，苄磺醯氯，氯乙烷磺醯氯，異丙基磺醯氯，丙磺醯氯，和二氯代苯磺醯氯組成的組中的至少一種。
在本發明的再一實施例中，環胺化合物可以包括選自由吡咯類化合物，吡唑類化合物，咪唑類化合物，三唑類化合物，四唑類化合物，五唑類化合物，噁唑類化合物，異噁唑類化合物，噻唑類化合物，和異噻唑類化合物組成的組中的至少一種。
在本發明的又一個實施例中，透明電極層可以包括氧化銦鋅或氧化銦錫。
根據本發明，當蝕刻厚氧化銦層(大於等於1000Å)時，蝕刻劑組成物能夠充分增大蝕刻速率並能夠防止殘渣的產生以形成具有低電阻的透明電極層，因此提高加工 效率。
從以下結合附圖詳細描述中，本發明的上述和其他目的，特徵和優點將被更清楚地理解，其中：圖1示出當使用實施例1的蝕刻劑組成物時殘渣測試結果和對下層的損害；圖2示出當使用實施例2的蝕刻劑組成物時殘渣測試結果和對下層的損害；圖3示出當使用比較例1的蝕刻劑組成物時殘渣測試結果和對下層的損害；圖4示出當使用比較例2的蝕刻劑組成物時殘渣測試結果和對下層的損害。
具體實施方式
本發明涉及用於蝕刻氧化銦層的蝕刻劑組成物，包括5-10wt%的硝酸，0.5-5wt%的磺醯氯類化合物，0.1-5wt%的環胺化合物，和剩餘部分的水，並涉及使用其形成透明電極的方法。
本發明的蝕刻劑組成物包含磺醯氯類化合物，由此增大了蝕刻氧化銦層的速率並控制了殘渣的產生。
在下文中，將給出本發明的詳細的描述。
本發明提出用於蝕刻氧化銦層的蝕刻劑組成物，包括5-10wt%的硝酸，0.5-5wt%的磺醯氯類化合物，0.1-5wt%的環胺化合物，和剩餘部分的水。
在本發明中，硝酸是用於蝕刻包括銦的氧化銦層的組成物的主要成分，用於氧化並因此濕蝕刻氧化銦層並用於增加包含在蝕刻劑組成物中的磺醯氯類化合物的活性。在此，硝酸優選使用基於蝕刻劑組成物的總量為5-10wt%的量。如果硝酸的量少於5wt%，蝕刻能力變差，並且可能不發生充分蝕刻或蝕刻速率可能大大降低。另一方面，如果其量超過9wt%，光致抗蝕劑可能裂開，不被期望地在圖案中引起短路和對下金屬線的損害。
在本發明中，磺醯氯類化合物用於增大氧化銦層蝕刻速率和去除蝕刻殘渣並因此有效地蝕刻厚氧化銦層。磺醯氯類化合物優選使用基於蝕刻劑組成物的總量為0.5-5wt%的量。如果磺醯氯類化合物的量少於0.5wt%時，可能降低蝕刻氧化銦的速率，並因此在處理時間期間可能產生來自氧化銦層的殘渣。另一方面，如果其量超過5wt%，可能過度蝕刻氧化銦層，或可能損害下金屬層。
磺醯氯類化合物可以為具有由以下化學式1表示的結構的化合物：
在化學式1中，R為未被氯取代或被氯取代的C1-C6脂肪烴，或未被氯取代或被氯取代的C6-C10芳烴。
例如，磺醯氯類化合物可以包括選自由甲磺醯氯， 乙磺醯氯，氯代苯磺醯氯，苄磺醯氯，氯乙烷磺醯氯，異丙基磺醯氯，丙磺醯氯，和二氯代苯磺醯氯組成的組中的至少一種。
在本發明中，當在要蝕刻的層下提供有由Cu，Al，Mo，或Ti製成的下層時，環胺化合物可降低由於蝕刻劑對下層的損害。環胺化合物優選使用基於蝕刻劑組成物的總量為0.1-5wt%的量。如果環胺化合物的量少於0.1wt%時，很難降低對下層的傷害。另一方面，如果其量超過5wt%時，可能降低磺醯氯類化合物的活性，並因此可能劣化氧化銦層的蝕刻能力，不被期望地增加蝕刻氧化銦層後殘渣的產生和降低蝕刻速率。
環胺化合物可以包括選自由吡咯類化合物，吡唑類化合物，咪唑類化合物，三唑類化合物，四唑類化合物，五唑類化合物，噁唑類化合物，異噁唑類化合物，噻唑類化合物，和異噻唑類化合物組成的組中的至少一種。優選地，三唑類化合物以苯並三唑為例，並且四唑類化合物包括選自5-氨基四唑，3-氨基四唑、5-甲基四唑，和5-氨基四唑中的至少一種。特別有用的是苯並三唑。
根據本發明所述的蝕刻劑組成物，水優選去離子水，其適合於用在半導體加工中，具有18MΩ/cm或更高。所使用的水量使得組成物的總量為100wt%。
此外，本發明提出形成透明電極的方法，包括在基板上形成包括金屬氧化物的透明電極層，在透明電極層上形成光致抗蝕劑圖案，和使用光致抗蝕劑圖案作為掩模 使用包括5-10wt%的硝酸，0.5-5wt%的磺醯氯類化合物，0.1-5wt%的環胺化合物，和剩餘部分的水的蝕刻劑組成物蝕刻所述包括金屬氧化物的透明電極層。
在本發明中，透明電極可以用作普通電極或顯示裝置的像素電極，並且透明電極層可以由任何材料(只要材料是可傳導的)形成，並優選包括氧化銦鋅或氧化銦錫。
透明電極層的形成可以通過任何該領域中已知的任何工藝完成，在蝕刻步驟中的蝕刻劑組成物可以使用噴射工藝、浸漬工藝等被應用。
本發明通過以下實施例、比較例和測試例被詳述，其僅僅用於說明本發明，但本發明不限於所述實施例、比較例和測試例，並可能被各種修改和改變。
實施例1-4和比較例1-6：蝕刻劑組成物的製備
使用以下表1中所示的組分的量製備蝕刻劑組成物。
測試例1：蝕刻性能評估
將氧化銦層應用在基板上，通過光刻在基板上形成具有預定圖案的光致抗蝕劑，然後使用表1的每個組成物蝕刻包括氧化銦層的基板。
在蝕刻過程中，使用噴射蝕刻機(ETCHER(TFT)，由SEMES製造)，而且蝕刻劑組成物的溫度設置為大約40℃。蝕刻時間大約120s。使用電子顯微鏡(SU-8010，由HITACHI製造)觀察蝕刻過程中蝕刻的氧化銦層的輪廓。
(1)蝕刻速率的測試
測定蝕刻速率通過將氧化銦層的厚度除以完成橫向蝕刻直到露出底部所需時間的週期來確定。結果如以下表2所示。
<評估標準>
優秀：大於等於15Å/s， 良好：10Å/s至小於15Å/s， 差：小於10Å/s
(2)殘渣的測試
測試完成蝕刻之後是否有氧化銦層被留在還未形成光致抗蝕劑的位置的底部。結果如以下表2和圖1-4所示.
(3)對下層損害的評估
評估使用每個實施例1-4和比較例1-6的蝕刻劑組成物蝕刻用作下層的鋁基板，並評估對基板的損害。結 果如以下表2和圖1-4所示。
從表2和圖1-4明顯看出，與比較例1-6相比，實施例1-4未留殘渣，對下層未引起損害，並表現優異的蝕刻速率。
雖然已公開本發明的優選實施例用於說明目的，但本領域技術人員應理解不背離如所附申請專利範圍中公開的本發明的範圍和精神的各種修改、添加和替換是可能的。

Claims (10)

  1. 一種用於蝕刻氧化銦層的蝕刻劑組成物，包括：5-10wt%的硝酸，0.5-5wt%的磺醯氯類化合物，0.1-5wt%的環胺化合物，和剩餘部分的水。
  2. 如請求項1所述的蝕刻劑組成物，其中，所述磺醯氯類化合物為具有由以下化學式1表示的結構的化合物：在化學式1中，R為未被氯取代或被氯取代的C1-C6脂肪烴，或未被氯取代或被氯取代的C6-C10芳烴。
  3. 如請求項1所述的蝕刻劑組成物，其中，所述磺醯氯類化合物包括選自由甲磺醯氯，乙磺醯氯，氯代苯磺醯氯，苄磺醯氯，氯乙烷磺醯氯，異丙基磺醯氯，丙磺醯氯，和二氯代苯磺醯氯組成的組中的至少一種。
  4. 如請求項1所述的蝕刻劑組成物，其中，所述環胺化合物包括選自由吡咯類化合物，吡唑類化合物，咪唑類化合物，三唑類化合物，四唑類化合物，五唑類化合物，噁唑類化合物，異噁唑類化合物，噻唑類化合物，和異噻唑類化合物組成的組中的至少一種。
  5. 如請求項1所述的蝕刻劑組成物，其中，所述氧化銦層為氧化銦鋅層或氧化銦錫層。
  6. 一種形成透明電極的方法，包括：在基板上形成包括金屬氧化物的透明電極層；在所述透明電極層上形成光致抗蝕劑圖案；和使用光致抗蝕劑圖案作為掩模使用包括5-10wt%的硝酸，0.5-5wt%的磺醯氯類化合物，0.1-5wt%的環胺化合物，和剩餘部分的水的蝕刻劑組成物蝕刻所述包括金屬氧化物的透明電極層。
  7. 如請求項6所述的方法，其中，所述磺醯氯類化合物為具有由以下化學式1表示的結構的化合物：在化學式1中，R為未被氯取代或被氯取代的C1-C6脂肪烴，或未被氯取代或被氯取代的C6-C10芳烴。
  8. 如請求項6所述的方法，其中，所述磺醯氯類化合物包括選自由甲磺醯氯，乙磺醯氯，氯代苯磺醯氯，苄磺醯氯，氯乙烷磺醯氯，異丙基磺醯氯，丙磺醯氯，和二氯代苯磺醯氯組成的組中的至少一種。
  9. 如請求項6所述的方法，其中，所述環胺化合物包括選自由吡咯類化合物，吡唑類化合物，咪唑類化合物，三唑類化合物，四唑類化合物，五唑類化合物，噁唑類化合物，異噁唑類化合物，噻唑類化合物，和異噻唑類化合物組成的組中的至少一種。
  10. 如請求項6所述的方法，其中，所述透明電極層包括氧化銦鋅或氧化銦錫。
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