專利名稱：蝕刻劑及用其制造互連線和薄膜晶體管基板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蝕刻劑，尤其涉及用于包括鉬/銅/氮化鉬的多層互連線的蝕刻劑、使用該蝕刻劑制造鉬/銅/氮化鉬多層互連線的方法、以及使用該蝕刻劑制造薄膜晶體管(TFT)基板的方法。
背景技術(shù)：
作為廣泛應(yīng)用的平板顯示器之一的液晶顯示器(“LCD”)包括具有多個電極的兩個基板以及夾置在兩個基板之間的液晶層。施加到電極的電壓重新排列液晶分子，從而調(diào)節(jié)入射光的發(fā)射量。特別地，多個像素電極以矩陣形式排列在兩個基板中的一個上，并且共電極覆蓋另一基板的整個表面。通過將單個電壓施加在各個像素電極上使圖像顯示在LCD上。在基板上，多個三端TFT通過傳輸信號以控制TFT的多個柵極線和數(shù)據(jù)線連接至各個像素電極。
隨著LCD的顯示面積的增加，連接到TFT的柵極線和數(shù)據(jù)線也變長，導(dǎo)致互連線阻抗的增加。為了解決由于阻抗增加而導(dǎo)致的信號延遲問題，柵極線和數(shù)據(jù)線應(yīng)該由具有盡可能低的電阻率的材料形成。在低電阻率材料中，銅(Cu)可以用于LCD的互連線中。但是，銅與基板的粘附力很差，其中，基板由玻璃形成的絕緣材料和由本征非晶硅或摻雜的非晶硅制成的半導(dǎo)體制成。Cu對化學基板的耐化學性很差，當暴露于被采用以圖樣化Cu層的蝕刻劑時，很容易被氧化或腐蝕，并且很容易被過蝕刻或不均勻地蝕刻，并且可能從基板上翹起或剝離，從而降低互連線的側(cè)輪廓。另外，因為暴露于蝕刻劑的Cu被氧化或腐蝕，電阻率增加并且互連線的可靠性降低。從而，需要能夠改善互連線的側(cè)輪廓、并且在圖樣化沉積在基板上的Cu層的過程中保持銅層對基板的粘附力的蝕刻劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種蝕刻劑以及一種制造具有承載薄膜晶體管和低電阻率互連線(尤其是由多層鉬/銅/氮化鉬(MoN)制成的線)的基板的LCD的方法。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明的上述目的以及其他目的、特征和優(yōu)點通過以下描述將變得明顯。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于(Mo)/(Cu)/(MoN)多層互連線的蝕刻劑。典型配方的蝕刻劑包括10-20wt％的過氧化氫、1-5wt％的有機酸、0.1-1wt％的基于三唑的化合物、0.01-0.5wt％的氟化合物、以及作為剩余物的去離子水。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造薄膜晶體管(TFT)基板的方法，該方法包括在基板上形成多層柵極線，并且通過蝕刻多層柵極線形成柵極互連線；在基板和柵極互連線上形成柵極絕緣層和半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體基板層上形成多層數(shù)據(jù)線，并且通過蝕刻多層數(shù)據(jù)線形成數(shù)據(jù)互連線，其中，形成柵極互連線和/或數(shù)據(jù)互連線包括在基板上順序沉積鉬層、銅層、氮化鉬層，并且使用包括10-20wt％的過氧化氫、1-5wt％的有機酸、0.1-1wt％的基于三唑的化合物、0.01-0.5wt％的氟化合物、以及作為剩余物的去離子水的蝕刻劑進行蝕刻。


通過參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的以上和其他特征和優(yōu)點將變得更明顯。
圖1至圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于制造金屬互連線的方法的處理步驟的橫截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的金屬互連線的橫截面輪廓照片；圖5A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用用于制造TFT基板的方法制造的薄膜晶體管(TFT)基板的布局圖；圖5B是沿圖5A的線B-B’的橫截面圖；圖6A、圖7A、圖8A、和圖9A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的順序示出用于制造TFT基板的方法的布局圖；圖6B、圖7B、圖8B、和圖9B是沿圖6A、圖7A、圖8A、和圖9A的線B-B’的橫截面圖；圖10A是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的使用用于制造TFT基板的方法制造的TFT基板的布局圖；圖10B是沿圖10A的線B-B’的橫截面圖；圖11A、圖13A、和圖19A是順序示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于制造TFT基板的方法的布局圖；圖11B和圖12是沿圖11A的線B-B’的橫截面圖，用于示出處理步驟；
圖13B至圖18是沿圖13A的線B-B’的橫截面圖，示出處理步驟；以及圖19B是沿圖19A的線B-B’的橫截面圖，示出處理步驟。
具體實施例方式
通過參考以下對優(yōu)選實施例的詳細描述和附圖，本發(fā)明的優(yōu)點和特征以及實現(xiàn)方法將很容易理解。然而，本發(fā)明可以以多種不同形式來實現(xiàn)，并且不限于在此描述的實施例。當然，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，提供這些實施例以徹底和完全地披露本發(fā)明，以及充分地傳達本發(fā)明的思想，并且本發(fā)明將僅被所附權(quán)利要求限定。在整個說明書中，相同的參考標號表示相同部件。
圖1至圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于制造金屬互連線的方法的處理步驟的橫截面圖。參考圖1，互連線2包括順序沉積在基板1上的三個層由Mo或Mo合金、鎢(W)、釹(Nd)、和鈮(Nb)形成的導(dǎo)電層(以下稱為鉬層)2a；包括Cu或Cu合金的導(dǎo)電層2b(以下稱為Cu層)；以及包括MoN的導(dǎo)電層2c(以下稱為氮化鉬層)?；?可以由例如絕緣玻璃或由本征非晶硅或摻雜的非晶硅制成的半導(dǎo)體制成。
Mo層2a、Cu層2b、和MoN層2c通過例如濺射方法形成。以下將詳細描述濺射方法。首先，通過僅向Mo目標施加電能而不向Cu目標施加電能，來在基板1上形成Mo層2a。形成厚度大約為50-500的Mo層2a。當Mo層2a的厚度大于50時，通過有效地防止基板1和Cu層2b的彼此部分接觸，可以在基板1和導(dǎo)電Cu層2b之間提供充分的粘附力。優(yōu)選地，Mo層2a的厚度小于500，以實現(xiàn)期望的接觸電阻。更優(yōu)選地，形成厚度為100-300的Mo層2a。Mo層2a通過改善到基板1的粘附力來防止三層互連線2剝離或翹起，并且防止Cu被氧化并擴散到基板1中。
在斷開施加到Mo目標的電能后，將電能施加至Cu目標，從而形成Cu層2b。形成厚度約為1000-3000，優(yōu)選地為1500-2500的Cu層2b。
在斷開施加到Cu目標的電能后，將電能再次施加至Mo目標。然后，提供諸如氮氣(N2)、氨(NH3)或一氧化二氮(N2O)的供氮氣體，并且Mo和N相互作用并形成MoN層2c。可以分開提供供氮氣體，但是優(yōu)選地，以40∶60的比率混合氬(Ar)氣和供氮氣體，并且提供混合物。
形成厚度約為50-2000的MoN層2c。當形成厚度為50或更厚的MoN層2c時，其可以適當?shù)刈鳛殁g化層。優(yōu)選地，形成厚度為2000或更薄(更優(yōu)選地，約100-500)的MoN層2c，以實現(xiàn)期望的接觸電阻。形成在Cu層2b上的MoN層2c作為鈍化層，用于在制造過程中，保護Cu層2b和防止Cu層2b的Cu被氧化或被其他有機材料污染。MoN層2c還可以防止Cu層2b的Cu擴散。
MoN固有的氮特性防止Cu在MnO和Cu的接觸區(qū)域被氧化，從而防止三層互連線2的阻抗迅速增加。
接下來，如圖2所示，在三層互連線2上涂敷光刻膠膜，然后使其曝光和顯影，從而形成限定互連線圖樣的光刻膠膜圖樣3。如圖3所示，使用光刻膠膜圖樣3作為蝕刻掩模來蝕刻三層互連線2，然后去除光刻膠膜圖樣3，從而形成三層互連線2。對于三層互連線2的蝕刻可以是使用蝕刻劑的濕蝕刻。根據(jù)本發(fā)明的實施例的蝕刻劑包括過氧化氫、有機酸、基于三唑的化合物、氟化合物、以及作為剩余物的去離子水。過氧化氫與蝕刻速度有關(guān)。當過氧化氫的量大于10wt％時，可以提供足夠高的蝕刻速度。當過氧化氫的量小于20wt％時，可以容易地控制蝕刻速度。
有機酸幫助將蝕刻劑的pH值控制在約0.5-4.5的范圍內(nèi)，從而提供可以同時蝕刻Cu層、Mo層、以及MoN層的環(huán)境。乙酸、丁酸、檸檬酸、蟻酸、葡萄糖酸、乙醇酸、丙二酸、草酸、或戊酸可以被用作有機酸。優(yōu)選地，檸檬酸可以用作有機酸。然而，有機酸不限于這些實例，還可以使用其他水溶性有機酸。用于控制蝕刻劑的pH值的有機酸的適當數(shù)量在但不限于1.0-5wt％的范圍內(nèi)，可以隨添加材料的pH值而改變。
基于三唑的化合物抑制底切(undercut)，并且與蝕刻速度有關(guān)。可以使用1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、5-苯基-1，2，4-三唑、5-氨基-1，2，4-三唑、苯并三唑、1-甲基-苯并三唑、或甲基苯并三氮唑作為基于三唑的化合物。優(yōu)選地，將苯并三唑作為基于三唑的化合物。當基于苯并三唑的化合物的量大于0.1wt％時，可以有效地抑制底切。當基于苯并三唑的化合物的量小于1wt％時，可以保持足夠高的蝕刻速度。氟化合物加速MoN層的蝕刻。
使用氫氟酸、氟化銨、氟化鈉、或氟化鉀作為氟化合物。優(yōu)選地，使用氫氟酸作為氟化合物。當氟化合物的量大于0.01wt％時，Mo層被充分蝕刻。當氟化合物的量小于0.5wt％時，可以防止基板或半導(dǎo)體層的過蝕刻。此外，為了改進蝕刻劑的特性，諸如表面活性劑的添加劑還可以包括在蝕刻劑中。表面活性劑可以是陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、或非離子表面活性劑。包含在蝕刻劑中的表面活性劑的量可以在0.001wt％-1wt％的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在0.005wt％-0.1wt％的范圍內(nèi)。蝕刻劑可以包括作為除以上提及的材料之外的剩余物的去離子水。蝕刻劑的pH值在大約0.5-4.5的范圍內(nèi)。
為了制備蝕刻劑，將過氧化氫、有機酸、基于三唑的化合物、以及氟化合物混合到諸如去離子水的水中，或者預(yù)先制造這些物質(zhì)的溶液，然后將它們混合。然而，在蝕刻制造方法和混合順序上沒有特別限制。該蝕刻劑對于三層互連線2具有高蝕刻選擇性，在蝕刻處理后保持三層互連線2到基板1的粘附力，并且使三層互連線2具有很好的錐形側(cè)輪廓，其關(guān)于基板1是銳角。
以下將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用蝕刻劑蝕刻三層互連線2的過程。三層互連線2的蝕刻可以獨立地在每個MoN層2c、Cu層2b、以及Mo層2a上執(zhí)行。然而，MoN層2c、Cu層2b、以及Mo層2a可以以批量的方式被蝕刻，使三層互連線2具有很好的側(cè)輪廓。
蝕刻可以通過將蝕刻劑濺射到在其上形成有光刻膠膜3的三層互連線2的表面上來執(zhí)行。蝕刻溫度可以維持在約20℃-50℃。蝕刻時間可以通過考慮曝光時間來確定。使用端點檢測器(end pointdetector，EPD)，蝕刻時間可以是曝光時間的1.5倍。例如，蝕刻時間可以為大約50秒-120秒。
參考附圖4描述使用蝕刻劑的根據(jù)本發(fā)明的實施例的金屬互連線的輪廓，圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括使用蝕刻劑形成在被圖樣化的基板上的Mo層、Cu層、以及MoN層的三層互連線的橫截面輪廓。通常，包括在三層互連線2中的Cu層2b到基板1的粘附力較差。為了改進關(guān)于基板1的粘附力，在示出的本發(fā)明的實施例中，Mo層2a形成在基板1和Cu層2b之間作為緩沖層，從而提高到基板1的粘附力并且防止互連線的剝離或翹起。在示出的實施例中，MoN層2c被沉積在Cu層2b上，從而防止Cu層2b的氧化或腐蝕。
應(yīng)該理解，使用用于圖樣化三層互連線2的傳統(tǒng)蝕刻劑可以導(dǎo)致過蝕刻，從而嚴重偏離尺寸，降低了三層互連線2的線性，并且由于破損而降低了可靠性。而且，如果Cu層下面的Mo層被過蝕刻，則Cu層可能從基板翹起或剝離。當Mo的蝕刻率低時，Cu層下面的Mo層被不適當?shù)匚g刻，并且Mo層的一部分可能被保留。保留的Mo層可以導(dǎo)致短路或降低電特性。而且，當關(guān)于每個Mo層、Cu層、以及MoN層的蝕刻速度不被控制時，三層互連線2的側(cè)輪廓可能不均勻，并且可能具有倒錐形傾斜角。
另一方面，如圖4所示，當使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的蝕刻劑蝕刻三層互連線2時，蝕刻劑的高蝕刻選擇性顯示出了非常好的蝕刻均勻性，并且可以在不影響三層互連線2與基板1的粘附力的情況下形成具有銳角的較好的錐形側(cè)輪廓。而且，如圖4所示，可以獲得約1.5μm-2.0μm的較好的尺寸傾斜(dimension skew)，從而提供三層圖樣的直線性。此外，因為用在所示的本發(fā)明的實施例中的三層包括作為最頂層的MoN層，在蝕刻期間Cu層不直接暴露給蝕刻劑。另外，因為直接暴露給蝕刻劑的MoN層具有很高的抗蝕刻劑的耐化學性，所以可以保護Cu層不被蝕刻劑破壞。從而，可以防止Cu層的氧化和腐蝕。蝕刻劑和使用蝕刻劑制造Mo/Cu/MoN三層互連線的方法也可以作為制造TFT基板的方法。
以下將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于制造TFT基板的方法。首先，將參考圖5A和圖5B描述通過該方法制造的TFT基板的結(jié)構(gòu)。圖5A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用制造TFT基板的方法制造的薄膜晶體管(TFT)基板的布局，以及圖5B是沿著圖5A的線B-B’的橫截面圖。傳輸選通信號的多條柵極互連線形成在絕緣基板10上。柵極互連線包括沿橫向延伸的柵極線22，連接到柵極線22的端部以從外部接收選通信號并將其傳輸至柵極線22的柵極盤24，連接到柵極線22的凸出TFT的柵電極26，以及平行于柵極線22形成的存儲電極27和存儲電極線28。
存儲電極線28穿過像素區(qū)域沿橫向延伸，并且連接至比存儲電極線28寬的存儲電極27。存儲電極27與和像素電極82連接的漏電極延伸部分67重疊，以形成用于增加像素的電荷存儲容量的存儲電容器。存儲電極27和存儲電極線28的形狀和排列可以改變，并且當像素電極82和柵極線22的重疊給出足夠的存儲容量時，可以省略存儲電極27和存儲電極線28。
柵極互連線可以由三層22、24、26、27、以及28形成。三層柵極線22包括導(dǎo)電層221、222、和223。三層24包括導(dǎo)電層241、242、和243。三層26包括導(dǎo)電層261、262、和263。三層27包括導(dǎo)電層271、272、和273。導(dǎo)電層221、241、261、和271由Mo或Mo合金(以下稱為“Mo層”)形成。導(dǎo)電層222、242、262、和272由Cu或Cu合金(以下稱為“Cu層”)形成。導(dǎo)電層223、243、263、和273由MoN(以下稱為“MoN層”)形成。雖然在圖5B中未示出，但是存儲電極線28也具有與三層22、24、26和27相同的三層結(jié)構(gòu)。具有三層結(jié)構(gòu)的柵極互連線的以下描述包括存儲電極線28。
三層22、24、26、27、和28的結(jié)構(gòu)和功能與上述在根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造互連線的方法中的三層的結(jié)構(gòu)和功能相同。柵極絕緣層30由氮化硅(SiNx)形成在基板10和三層柵極互連線22、24、26、27、和28上。半導(dǎo)體層40由非晶硅氫化物或多晶硅以島形形成在柵電極26上的柵極絕緣層30上。歐姆接觸層55和56由硅化物或重摻雜有n型雜質(zhì)的n+非晶硅氫化物形成在半導(dǎo)體層40上。
數(shù)據(jù)互連線形成在歐姆接觸層55和56以及柵極絕緣層30上。數(shù)據(jù)互連線包括沿縱向形成并與柵極線22交叉以定義像素的數(shù)據(jù)線62，作為數(shù)據(jù)線62的分支并延伸到歐姆接觸層55的源電極65，連接至數(shù)據(jù)線62的端部并且從外部接收圖像信號的數(shù)據(jù)盤68，與源電極65分離并且在柵電極26或TFT的溝道區(qū)域周圍與源電極65相對形成在歐姆接觸層56上的漏電極56，以及具有從漏電極66延伸并且與存儲電極27重疊的大面積的漏電極延伸部分67。
數(shù)據(jù)互連線由三層62、65、66、67和68形成。三層數(shù)據(jù)線62包括導(dǎo)電層621、622、和623。三層源電極65包括導(dǎo)電層651、652、和653。三層漏電極66包括導(dǎo)電層661、662、和663。三層67包括導(dǎo)電層671、672、和673。三層68包括導(dǎo)電層681、682、和683。導(dǎo)電層621、651、661、671、和681由Mo或Mo合金(以下稱為“Mo層”)形成。導(dǎo)電層622、652、662、672、和682由Cu或Cu合金(以下稱為“Cu層”)形成。導(dǎo)電層623、653、663、673、和683由MoN(以下稱為“MoN層”)形成。在此，因為Mo層621、651、661、671和681以及MoN層623、653、663、673、和683的結(jié)構(gòu)和功能與柵極互連線的結(jié)構(gòu)和功能相同，所以不再進一步描述。
源電極65的至少一部分和漏電極66的一部分與半導(dǎo)體層40重疊。源電極65和漏電極66圍繞柵電極26相對設(shè)置。在此，歐姆接觸層55和56夾置在下層半導(dǎo)體層40和上層源電極65之間以及在半導(dǎo)體層40和漏電極66之間，以減小它們之間的接觸電阻。
漏電極延伸部分67與存儲電極27重疊，以形成在存儲電極27和柵極絕緣層30之間的存儲電容。在不存在存儲電極27的情況下，也省略漏電極延伸部分67。
鈍化層70形成在數(shù)據(jù)互連線62、65、66、67、和68以及沒有被數(shù)據(jù)互連線覆蓋的部分半導(dǎo)體層40上。在此，鈍化層70優(yōu)選地由無機絕緣體、具有良好平坦特性的感光有機材料、諸如由等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)形成的a-Si:C:O和a-Si:O:F、或諸如SiNx的無機材料制成。當鈍化層70由有機材料形成時，可以進一步在鈍化層70下面形成由SiNx或二氧化硅(SiO2)形成的絕緣層(未示出)，以防止鈍化層70的有機材料與源電極65和漏電極66之間的部分半導(dǎo)體層40接觸。
使漏電極延伸部分67和數(shù)據(jù)盤68暴露的接觸孔77和78形成在鈍化層70中。使柵極盤24暴露的接觸孔74形成在鈍化層70和柵極絕緣層30中。通過接觸孔77電連接至漏電極66并且位于像素中的像素電極82形成在鈍化層70上。在提供有數(shù)據(jù)電壓的像素電極82和上顯示面板的共電極之間產(chǎn)生電場，其確定LC層中的液晶分子在像素電極82和共電極之間的方向。
通過接觸孔74連接至柵極盤24的輔助柵極盤84和通過接觸孔78連接至數(shù)據(jù)盤68的輔助數(shù)據(jù)盤88形成在鈍化層70上。像素電極82、輔助柵極盤84、和輔助數(shù)據(jù)盤88由ITO形成。
以下將參考圖5A和圖5B以及圖6A至圖9B詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于制造TFT基板的方法。首先，如圖6A和圖6B所示，Mo或Mo合金、Cu或Cu合金、以及MoN順序沉積在絕緣基板10上，從而形成包括Mo層221、241、261、和271、Cu層222、242、262、和272、以及MoN層223、243、263、和273的三層柵極線22、24、26、27、和28。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，使用與參考圖1至圖4描述的高選擇性液體蝕刻劑相同的高選擇性液體蝕刻劑使用光刻法形成三層柵極互連線22、24、26、27和28，其中，該高選擇性液體蝕刻劑產(chǎn)生具有銳角的較好的錐形側(cè)輪廓和對三層柵極互連線到基板10的粘附力沒有不利影響的較好尺寸傾斜。以此方式，如圖6A和圖6B所示，形成包括柵極線22、柵電極26、柵極盤24、存儲電極27、以及存儲電極線28的柵極互連線。
接下來，如圖7A和圖7B所示，由氮化硅形成的柵極絕緣層30、本征非晶硅層、和摻雜的非晶硅層使用例如化學氣相沉積(CVD)連續(xù)沉積為1500-5000、500-2000、以及300-600的厚度。在本征非晶硅層和摻雜的非晶硅層上執(zhí)行光刻，以形成島形的半導(dǎo)體層40和在柵電極24上的柵極絕緣層30上形成歐姆接觸層55和56。
接下來，如圖8A和圖8B所示，在其上順序沉積有Mo層621、651、661、671和681、Cu層622、652、662、672、和682、以及MoN層623、653、663、673、和683的三層數(shù)據(jù)互連線62、65、66、67、以及68通過濺射形成在柵極絕緣層30、半導(dǎo)體層40的暴露部分、以及歐姆接觸層55和56上。在此，沉積Mo層621、651、661、671、和681、Cu層622、652、662、672、和682、以及MoN層623、653、663、673、和683的方法與在形成柵極互連線的過程中沉積Mo層221、241、261、和271、Cu層222、242、262、和272以及MoN層223、243、263、和273的方法相同，所以不再進行描述。隨后，在三層數(shù)據(jù)線上執(zhí)行光刻。蝕刻可以是使用蝕刻劑的濕蝕刻。蝕刻劑與參考圖1至圖4描述的蝕刻劑相同，所以將省略對其的重復(fù)描述。
當根據(jù)本發(fā)明的實施例使用蝕刻劑執(zhí)行蝕刻時，因為當用于蝕刻三層柵極線時，蝕刻劑具有高蝕刻選擇性并且顯示出非常好的蝕刻均勻性，所以可以獲得具有銳角的很好的錐形側(cè)輪廓，并且可以獲得很好的尺寸傾斜而沒有對三層數(shù)據(jù)互連線62、65、66、67和68與柵極絕緣層30和歐姆接觸層55和56的粘附力產(chǎn)生不利影響。從而，形成數(shù)據(jù)互連線62、65、66、67、和68，其包括與柵極線22交叉的數(shù)據(jù)線62，連接至數(shù)據(jù)線62并延伸到柵電極26的源電極65，連接至數(shù)據(jù)線62的端部的數(shù)據(jù)盤68，與源電極65分開的并圍繞柵電極26與源電極65相對設(shè)置的漏電極66，以及具有從漏電極66延伸并且與存儲電極27重疊的大面積的漏電極延伸突起67。數(shù)據(jù)互連線62、65、66、67、和68通過數(shù)據(jù)互連線未覆蓋的摻雜非晶硅層的蝕刻部分分支到柵電極26的兩側(cè)，并且暴露歐姆接觸層55和56之間的部分半導(dǎo)體層40。在此，希望執(zhí)行氧等離子體處理，以穩(wěn)定半導(dǎo)體層40的暴露部分的表面。
接下來，如圖9A和圖9B所示，鈍化層70是單層或多層，包括具有良好特性的有機材料，或通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)形成的諸如Si:C:O和Si:O:F的低介電絕緣材料，諸如a-Si:O:F的具有低介電常數(shù)的絕緣材料，或諸如SiNx的無機材料。接下來，柵極絕緣層30和鈍化層70通過光刻被圖樣化，從而形成使柵極盤24、漏電極延伸突起67、和數(shù)據(jù)盤68暴露的接觸孔74、77、和78。在此，當鈍化層70是具有感光性的有機層時，接觸孔74、77、和78僅通過光刻來形成。希望在柵極絕緣層30和鈍化層70具有相同選擇性的蝕刻條件下形成接觸孔74、77、和78。
最后，如圖5A和圖5B所示，沉積ITO層并執(zhí)行光刻以形成通過接觸孔77連接至漏電極66的像素電極82，形成通過接觸孔74連接至柵極盤24的輔助柵極盤84，并且形成通過接觸孔78連接至數(shù)據(jù)盤68的輔助數(shù)據(jù)盤88。雖然在本發(fā)明的該實施例中，柵極線和數(shù)據(jù)線由包括Mo層、Cu層、和MoN層的三層結(jié)構(gòu)形成在基板上，但是只有柵極線和數(shù)據(jù)線中的一個由三層結(jié)構(gòu)形成。
在以上描述中，使用不同的掩模通過光刻形成半導(dǎo)體層和數(shù)據(jù)互連線，但是它們還可以如以下描述，使用單一光刻膠膜圖樣通過光刻來形成。將參考圖10A和圖19B描述根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的通過用于制造TFT基板的方法制造的TFT基板的單位像素的結(jié)構(gòu)。
如在圖5A至圖9B中所示的本發(fā)明的實施例，傳輸選通信號的多條柵極互連線22、24、26、27和28由三層形成在絕緣基板10上。首先，傳輸選通信號的多條柵極互連線形成在絕緣基板10上。柵極互連線包括沿橫向延伸的柵極線22，連接至柵極線22的端部以從外部接收選通信號并將其傳輸至柵極線22的柵極盤24，連接至柵極線22的凸起TFT的柵電極26，以及平行于柵極線22的存儲電極27和存儲電極線28。存儲電極線28沿橫向延伸與像素區(qū)域交叉并且連接至存儲電極27，其比存儲電極線28寬。存儲電極線27與連接有像素電極82的漏電極延伸部分67重疊，以形成用于增加像素的電荷存儲容量的存儲電容器。存儲電極27和存儲電極線28的形狀和排列可以改變，并且當像素電極82和柵極線22的重疊給出足夠的存儲容量時，可以省略存儲電極27和存儲電極線28。
如圖5A至圖9B中所示的本發(fā)明的實施例，柵極互連線(wire，電纜)22、24、26、27、28可以由通過順序沉積由Mo或Mo合金制成的Mo層221、241、261、和271、由Cu或Cu合金制成的Cu層222、242、262、和272、以及MoN層223、243、263、和273形成的三層形成。柵極絕緣層30由氮化硅(SiNx)形成在基板10和三層柵極互連線22、24、26、27、和28上。
半導(dǎo)體圖樣42、44、和48由非晶硅氫化物或多晶硅形成在柵極絕緣層30上。由硅化物或重摻雜有n型雜質(zhì)的n+非晶硅氫化物制成的歐姆接觸層52、55、56、和58形成在半導(dǎo)體圖樣42、44、和48上。數(shù)據(jù)互連線形成在歐姆接觸層52、55、56、和58以及柵極絕緣層30上。數(shù)據(jù)互連線包括沿縱向形成并與柵極線22交叉以限定像素的數(shù)據(jù)線62，作為數(shù)據(jù)線62的分支并且延伸至歐姆接觸層55的源電極65，連接至數(shù)據(jù)線62的端部并且從外部接收圖像信號的數(shù)據(jù)盤68，與源電極65分開并且環(huán)繞柵電極26或TFT的溝道區(qū)域形成在與源電極65相對的歐姆接觸層56上的漏電極66，以及具有從漏電極66延伸并且與存儲電極27重疊的大面積的漏電極延伸部分67。
數(shù)據(jù)互連線由三層62、65、66、67、和68形成。三層數(shù)據(jù)線62包括導(dǎo)電層621、622、和623。三層源電極65包括導(dǎo)電層651、652、和653。三層漏電極66包括導(dǎo)電層661、662、和663。三層67包括導(dǎo)電層671、672、和673。三層68包括導(dǎo)電層681、682、和683。導(dǎo)電層621、651、661、671、和681由Mo或Mo合金(以下稱為“Mo層”)形成。導(dǎo)電層622、652、662、672、和682由Cu或Cu合金(以下稱為“Cu層”)形成。導(dǎo)電層623、653、663、673、和683由MoN(以下稱為“MoN層”)形成。
源電極65的至少一部分和漏電極66的一部分與半導(dǎo)體層40重疊。源電極65圍繞柵電極26與漏電極66相對設(shè)置。在此，歐姆接觸層55和56夾置在下半導(dǎo)體層40和上覆源電極65之間以及半導(dǎo)體層40和漏電極66之間，以減少它們之間的接觸電阻。漏電極延伸部分67與存儲電極27重疊，以在存儲電極27和柵極絕緣層30之間形成存儲電容。在不存在存儲電極27的情況下，也省略漏電極延伸部分67。
歐姆接觸層52、55、56、和58減少下半導(dǎo)體圖樣42、44、和48以及上數(shù)據(jù)互連線62、65、66、67、和68之間的接觸電阻，并且具有與數(shù)據(jù)互連線62、65、66、67、和68完全相同的形狀。
除TFT溝道區(qū)域之外，半導(dǎo)體圖樣42、44、和48具有與數(shù)據(jù)連線62、65、66、67、和68以及歐姆接觸層52、55、56、和58基本相同的形狀。也就是說，源電極和漏電極65和66在TFT溝道區(qū)域彼此分離，在此，在源電極65下面的歐姆接觸層55和在漏電極66下面的歐姆接觸層56也彼此分離。但是，TFT半導(dǎo)體圖樣44在此連續(xù)而不斷開，以形成TFT溝道。
鈍化層70形成在數(shù)據(jù)互連線62、65、66、67、和68以及數(shù)據(jù)互連線62、65、66、67、和68未覆蓋的部分半導(dǎo)體圖樣44上。在此，鈍化層(保護)層70優(yōu)選地由具有良好平面特性的感光有機材料、由等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)形成的諸如a-Si:C:O和a-Si:C:F的低介電絕緣材料、或諸如氮化硅或二氧化硅的無機絕緣體制成。當鈍化層70由有機材料形成時，由SiNx或二氧化硅(SiO2)形成的絕緣層(未示出)還可以形成在鈍化層70下面，以防止鈍化層70的有機材料與源電極65和漏電極66之間的半導(dǎo)體圖樣44的一部分接觸。
使漏電極延伸部分67和數(shù)據(jù)線盤68暴露的接觸孔77和78形成在鈍化層70中。使柵極盤24暴露的接觸孔74形成在鈍化層70和柵極絕緣層30中。通過接觸孔74連接至柵極盤24的輔助柵極盤84和通過接觸孔78連接至數(shù)據(jù)盤68的輔助數(shù)據(jù)盤88形成在鈍化層70上。像素電極82、輔助柵極盤84、和輔助數(shù)據(jù)盤88由ITO形成。
以下將參考圖10A和圖10B以及圖11A至圖19A描述根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的用于制造TFT基板的方法。如圖11A和圖11B所示，類似如圖5A至圖9B所示的實施例，形成通過順序沉積Mo層221、241、261、271、Cu層222、242、262、272、以及MoN層223、243、263、273而形成的三層柵極線22、24、26、27、和28。接下來，在三層柵極線22、24、26、27、和28上執(zhí)行光刻。蝕刻可以是使用與參考圖1至圖4所述的蝕刻劑相同的蝕刻劑的濕蝕刻，在此省略其相關(guān)描述。
以此方式，如圖11A和圖11B所示，形成包括柵極線22、柵電極26、柵極盤24、存儲電極27、和存儲電極線28的柵極互連線。接下來，如圖12所示，由氮化硅形成的柵極絕緣層30、本征非晶硅層40、和摻雜的非晶硅層50使用CVD連續(xù)沉積為例如1500-5000、500-2000、和300-600的厚度。然后，其上連續(xù)堆疊有Mo層601、Cu層602、和MoN層603的三層數(shù)據(jù)線60使用濺射形成在摻雜的非晶硅層50上。用于沉積三層數(shù)據(jù)線60的方法與在圖5A至圖9B的實施例中的用于沉積三層數(shù)據(jù)線的方法相同。
然后，將光刻膠膜110涂敷在三層數(shù)據(jù)線60上。接下來，參考圖13A至圖18，光刻膠膜110通過掩模曝光并且顯影，以形成如圖13B所示的光刻膠膜圖樣112和114。在此，在光刻膠膜圖樣112和114中，每個光刻膠膜圖樣112和114的第一部分，即，對應(yīng)于光刻膠膜圖樣114的部分，位于TFT的溝道區(qū)域上，其位于源電極65和漏電極66之間，以及每個第二部分，即，對應(yīng)于光刻膠膜圖樣112的部分，位于在數(shù)據(jù)線形成的地方的數(shù)據(jù)線區(qū)域上。去除剩余區(qū)域上的光刻膠膜的所有部分，并且使第一部分比第二部分薄。在此，根據(jù)以下描述的隨后蝕刻步驟的處理條件，調(diào)節(jié)在溝道區(qū)域上的第一部分和在數(shù)據(jù)線區(qū)域上的第二部分的厚度比率，并且優(yōu)選地，第一部分的厚度等于或小于第二部分厚度的一半，例如，等于或小于4000。
通過多種技術(shù)獲取光刻膠膜圖樣112和114的取決于位置的厚度?？p隙圖樣、格子圖樣、或半透明膜設(shè)置在掩模上，以調(diào)節(jié)透光率。當使用縫隙圖樣時，縫隙的寬度以及縫隙和縫隙之間的間隙的寬度小于用于光刻的曝光裝置的分辨率。在使用半透明膜的情況下，使用具有不同透光率或不同厚度的薄膜調(diào)節(jié)掩模上的透光率。
當光刻膠膜通過諸如掩模曝光時，直接被曝光的部分的聚合物幾乎被完全分解，并且因為光照量少，所以通過縫隙圖樣或半透明膜曝光的部分的聚合物不完全分解。通過設(shè)置在掩模上的遮光膜遮擋的一部分光刻膠膜的聚合物幾乎沒有分解。在光刻膠膜顯影后，包括沒有被分解的聚合物的部分被保留。此時，少量曝光部分的厚度比沒有曝光部分的厚度薄。因為需要很長曝光時間分解所有分子，所以需要調(diào)節(jié)曝光時間。
可以使用回流獲取光刻膠膜圖樣112和114的取決于位置的厚度。即，光刻膠膜由可回流材料制成，并可通過具有不透明和透明部分的普通掩模曝光。然后，光刻膠膜顯影并且經(jīng)受回流，使得光刻膠膜的部分流到?jīng)]有光刻膠的區(qū)域，從而形成更薄的光刻膠膜部分。
在光刻膠膜圖樣114和包括Mo層603、Cu層602、和MoN層601的三層數(shù)據(jù)線60上執(zhí)行蝕刻。因為蝕刻基本上與圖5A至圖9B所示的本發(fā)明的實施例中的用于形成數(shù)據(jù)互連線的蝕刻和用于形成柵極互連線22、24、26、28、和29的蝕刻相同，所以不對其進行描述。因此，如圖14所示，僅留下在溝道區(qū)域和數(shù)據(jù)線區(qū)域上的三層圖樣62、64、67、和68，并且除了溝道區(qū)域和數(shù)據(jù)線區(qū)域之外的剩余區(qū)域的三層數(shù)據(jù)線60被完全去除，以暴露摻雜的非晶硅層50的下部。除了源電極65和漏電極66彼此不是分開而是彼此連接之外，剩下的三層圖樣62、64、67、和68具有與數(shù)據(jù)互連線(圖5B的62、65、66、67、和68)的形狀基本相同的形狀。
接下來，如圖15所示，除溝道和數(shù)據(jù)線區(qū)域以及光刻膠膜的第一部分之外，摻雜的非晶硅層50的暴露部分和在其它部分上的本征非晶硅層40的下部通過干蝕刻同時被去除。在此，在光刻膠膜圖樣112和114、摻雜的非晶硅層50、和本征非晶硅層40被同時蝕刻以及柵極絕緣層30幾乎沒有被蝕刻的條件下執(zhí)行蝕刻。特別地，優(yōu)選地，光刻膠膜圖樣112和114與本征非晶硅層40的蝕刻率幾乎相同。例如，通過使用SF6或HCl的氣體混合物或SF6或O2的氣體混合物，光刻膠膜圖樣112和114以及本征非晶硅層40的蝕刻厚度基本相同。當光刻膠膜圖樣112和114的蝕刻率和本征非晶硅層40的蝕刻率相同時，第一部分的初始厚度等于或小于本征非晶硅層40的厚度和摻雜的非晶硅層50的厚度的總和。
從而，如圖15所示，去除溝道區(qū)域上的第一部分以使源/漏三層圖樣64的下部暴露，并且去除在剩余區(qū)域上的部分摻雜的非晶硅層50和本征非晶硅層40，以使柵極絕緣層30的下部暴露。同時，數(shù)據(jù)線區(qū)域上的第二部分還被蝕刻以變得更薄。然后，留在溝道區(qū)域上的源/漏三層圖樣64的表面上的光刻膠殘余物通過灰化被去除。
接下來，如圖16所示，通過蝕刻去除包括溝道區(qū)域的Mo層643、Cu層642、和MoN層641的三層圖樣64。蝕刻可以是使用蝕刻劑的濕蝕刻。蝕刻劑與參考圖1至圖4描述的蝕刻劑相同，所以不再對其進行描述。由摻雜的非晶硅形成歐姆接觸層被蝕刻去除。在此，可以使用干蝕刻進行歐姆接觸層的蝕刻。用于蝕刻歐姆接觸層的蝕刻氣體的例子可以是CF4和HCl的氣體混合物以及CF4和O2的氣體混合物。使用CF4和O2的氣體混合物能夠獲得由本征非晶硅形成的半導(dǎo)體圖樣44的蝕刻部分的均勻厚度。在這點上，半導(dǎo)體圖樣44的暴露部分被蝕刻以減小厚度，并且光刻膠圖樣112和114的第二部分也被蝕刻以減小厚度。在柵極絕緣層30沒有被蝕刻的狀態(tài)下執(zhí)行該蝕刻，并且優(yōu)選地，光刻膠圖樣112和114的厚度足以防止第二部分被去除，以使數(shù)據(jù)互連線62、65、66、67、和68的下部暴露。
從而，源電極65和漏電極66相互分離，并且同時完成數(shù)據(jù)互連線65和66及其下的歐姆接觸層55和56。接下來，如圖17所示，去除留在數(shù)據(jù)互連線區(qū)域上的光刻膠膜圖樣112和114的第二部分。接下來，如圖18所示，形成鈍化層70。
如圖19A和圖19B所示，在鈍化層70和柵極絕緣層30上執(zhí)行光刻，從而形成使漏電極延伸部分67、柵極盤24、和數(shù)據(jù)盤68暴露的接觸孔77、74、和78。最后，如圖10A和圖10B所示，厚度為400-500的ITO層被沉積并經(jīng)受光刻，從而形成連接至漏電極延伸部分67的像素電極82、連接至柵極盤24的輔助柵極盤84、以及連接至數(shù)據(jù)盤68的輔助數(shù)據(jù)盤88。
希望在沉積ITO之前使用用于預(yù)熱處理的氮氣，以防止金屬氧化層形成在通過接觸孔74、77、和78暴露的金屬層24、67、和68上。
在本發(fā)明的另一實施例中，使用單一掩膜形成下歐姆接觸層52、54、55、56、和58和下半導(dǎo)體圖樣42和48以及源電極65和漏電極66的分離，本發(fā)明所示的實施例提供了簡單的制造方法以及由第一實施例給出的優(yōu)點。盡管在本發(fā)明所示的實施例中，柵極互連線和數(shù)據(jù)互連線由包括Mo層、Cu層、和MoN層的三層形成，本發(fā)明還可以應(yīng)用于柵極互連線和數(shù)據(jù)互連線中僅有一個由三層形成的情況。
根據(jù)本發(fā)明的用于制造TFT的方法可以容易地應(yīng)用到濾色器(AOC)上的陣列，其中，TFT陣列在濾色器上形成。如上所述，通過使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的蝕刻劑蝕刻Mo/Cu/MoN多層，保持到多層下面的結(jié)構(gòu)的粘附力，并且可以獲取在其中Cu層不被腐蝕的具有非常好的輪廓的互連線。而且，通過使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的蝕刻劑制造具有Mo/Cu/MoN多層的TFT基板，改善柵極互連線和數(shù)據(jù)互連線到TFT基板的粘附力，以及柵極互連線和數(shù)據(jù)互連線的輪廓。而且，提供了柵極互連線和數(shù)據(jù)互連線的可靠性，從而改善了信號特性和圖像質(zhì)量。
在詳細描述中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在基本不脫離本發(fā)明的原理的情況下，可以對本發(fā)明做出多種修改和改變。從而，所披露的本發(fā)明的優(yōu)選實施例僅用于一般描述而不用于限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于鉬(Mo)/銅(Cu)/氮化鉬(MoN)多層互連線的蝕刻劑，所述蝕刻劑包括10wt％-20wt％的過氧化氫；1wt％-5wt％的有機酸；0.1wt％-1wt％的基于三唑的化合物；0.01wt％-0.5wt％的氟化合物；以及作為剩余物的去離子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻劑，其中，所述有機酸是檸檬酸，所述基于三唑的化合物是苯并三唑，以及所述氟化合物是氫氟酸。
3.一種用于制造互連線的方法，所述方法包括在基板上形成包括鉬(Mo)層、銅(Cu)層、以及氮化鉬(MoN)層的多層；以及使用包括10wt％-20wt％的過氧化氫、1wt％-5wt％的有機酸、0.1wt％-1wt％的基于三唑的化合物、0.01wt％-0.5wt％的氟化合物、以及作為剩余物的去離子水的蝕刻劑蝕刻所述多層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述有機酸是檸檬酸，所述基于三唑的化合物是苯并三唑，以及所述氟化合物是氫氟酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述基板是絕緣基板或半導(dǎo)體基板。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述蝕刻在20℃-50℃的溫度執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，使用濺射來執(zhí)行所述蝕刻。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，執(zhí)行所述蝕刻50-120秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，以批量方式在形成所述多層的所述Mo層、所述Cu層、以及所述MoN層上執(zhí)行所述蝕刻。
10.一種用于制造薄膜晶體管(TFT)基板的方法，所述方法包括以下步驟在基板上形成多層柵極線，并且通過蝕刻所述多層柵極線來形成柵極互連線；在所述基板和所述柵極互連線上形成柵極絕緣層和半導(dǎo)體層；以及在所述半導(dǎo)體層上形成多層數(shù)據(jù)線，并且通過蝕刻所述多層數(shù)據(jù)線來形成數(shù)據(jù)互連線，其中，形成所述柵極互連線和/或所述數(shù)據(jù)互連線的步驟包括在所述基板上順序沉積鉬(Mo)層、銅(Cu)層、和氮化鉬(MoN)層，以及使用包括10wt％-20wt％的過氧化氫、1wt％-5wt％的有機酸、0.1wt％-1wt％的基于三唑的化合物、0.01wt％-0.5wt％的氟化合物、以及作為剩余物的去離子水的蝕刻劑進行蝕刻。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述有機酸是檸檬酸，所述基于三唑的化合物是苯并三唑，以及所述氟化合物是氫氟酸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在20℃-50℃的溫度執(zhí)行所述蝕刻。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，使用濺射來執(zhí)行所述蝕刻。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，執(zhí)行所述蝕刻50-120秒。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，以批量方式在形成所述多層的所述Mo層、所述Cu層、以及所述MoN層上執(zhí)行所述蝕刻。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種蝕刻劑、使用該蝕刻劑制造多層互連線的方法、以及使用該蝕刻劑制造薄膜晶體管(TFT)基板的方法。用于由鉬/銅/氮化鉬組成的多層線的蝕刻劑包括10－20wt％的過氧化氫、1－5wt％的有機酸、0.1－1wt％的基于三唑的化合物、0.01－0.5wt％的氟化合物、以及作為剩余物的去離子水。
文檔編號C23F1/26GK1884618SQ20061008646
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月22日
發(fā)明者樸弘植, 金時烈, 鄭鐘鉉, 申原碩 申請人:三星電子株式會社