專利名稱：用于形成金屬線的蝕刻組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合用于平板顯示器柵極和源極/漏極的蝕刻組合物，所述蝕刻組合物能批量濕蝕刻由選自Ti、Ti合金、Al和Al合金組成的組中的至少一種制成的單層膜或多層膜。
背景技術(shù)：
平板顯示器基板上形成金屬線的典型工藝包括采用噴濺形成金屬層，涂抹光刻膠，進(jìn)行圖片曝光和顯影以致光刻膠在選定區(qū)域成形，以及進(jìn)行蝕刻，并在各個(gè)這些單個(gè)工藝前或后進(jìn)行清洗。將光刻膠用作掩膜進(jìn)行蝕刻工藝使得金屬層留在選定區(qū)域上，蝕刻工藝可包括使用等離子體或類似物的干蝕刻或使用蝕刻溶液的濕蝕刻。在平板顯示器金屬層里，導(dǎo)電層由具有低電阻的Al形成，但是這樣一個(gè)Al層是有問題的因?yàn)楹罄m(xù)工藝中會產(chǎn)生小丘導(dǎo)致Al層與另一個(gè)導(dǎo)電層發(fā)生短路現(xiàn)象，并且Al層接觸氧化層后會形成絕緣層。因此，在Al的上表面或下表面可形成一種由Mo、Ti、Cr或其合金組成的緩沖層。近來，Ti因具有抗腐蝕性、高硬度和高強(qiáng)度受到了關(guān)注。按照慣例以Ti層作為緩沖層的電極通過使用鹵素氣體并經(jīng)由干蝕刻工藝進(jìn)行蝕亥IJ。雖然干蝕刻工藝因具有各向異性的剖面和較高的蝕刻可控性，與濕蝕刻工藝相比更具優(yōu)勢，但干蝕刻工藝需要昂貴的設(shè)備，難以形成大面積的柵極和源極/漏極且降低了蝕刻速率，從而導(dǎo)致較低的生產(chǎn)率。相應(yīng)的，已經(jīng)發(fā)展了濕蝕刻這樣一種Ti緩沖層的方法。例如，編號為 10-1999-0005010,10-1999-0043017的韓國專利申請等揭示了 HF作為蝕刻組合物的主要成分用于濕蝕刻鈦層。然而，在HF主要用于濕蝕刻的案例中，底層膜和設(shè)備會被損壞，因此工藝條件將受到很多限制，進(jìn)而降低生產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明用以針對上述相關(guān)領(lǐng)域的問題，本發(fā)明的目的是提供一種蝕刻組合物，所述蝕刻組合物能批量濕蝕刻由選自Ti、Ti合金、Al和Al合金組成的組中的至少一種制成的單層膜或多層膜，并且由于可蝕刻很多層從而極大地增加了蝕刻工藝的生產(chǎn)率；所述蝕刻組合物能提高蝕刻速率以及防止損壞底層膜和設(shè)備，并能均勻蝕刻圖形/非圖形從而展現(xiàn)了較高的蝕刻特性；所述蝕刻組合物無需昂貴的設(shè)備并便于形成大面積的柵極和源極/漏極，因此很經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明一方面提供了一種蝕刻組合物，所述組合物用于蝕刻由選自Ti、Ti合金， Al和Al合金組成的組中的至少一種制成的單層膜或多層膜，包含，基于所述組合物的總重，1 20wt% H2O2，1 7wt%可離解出硝酸根離子的化合物，0. 05 2wt%含氟化合物， 0. 5 6wt%過硫酸鹽化合物和余量水。根據(jù)本發(fā)明，所述蝕刻組合物可進(jìn)一步包括0. 01 5wt%環(huán)狀胺化合物。


圖1是掃描電子顯微鏡(SEM)圖像顯示了使用實(shí)施例3的蝕刻組合物蝕刻Ti/Al/ Ti三層的結(jié)果；圖2是SEM圖像顯示了使用對比例4的蝕刻組合物蝕刻Ti/Al/Ti三層的結(jié)果；和圖3和圖4是SEM圖像，顯示了隨蝕刻層數(shù)而定的蝕刻特性(例如側(cè)蝕刻)的變化，分別使用實(shí)施例6和2的蝕刻組合物蝕刻Ti/Al/Ti三層。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，一種蝕刻組合物，用于蝕刻由選自Ti、Ti合金、Al和Al合金組成的組中的至少一種制成的單層膜或多層膜，包含，基于所述組合物的總重，1 20wt% H2O2，1 7wt%可離解出硝酸根離子的化合物，0. 05 2wt%含氟化合物，0. 5 6wt%過硫酸鹽化合物和余量水。根據(jù)本發(fā)明蝕刻組合物用于批量蝕刻由選自Ti、Ti合金、Al和Al合金組成的組中的至少一種制成的單層膜或多層膜。在此，多層膜包括兩層膜其中Ti或Ti合金層置于 Al或Al合金層的之上或之下，也包括三層或更多層膜其中Ti或Ti合金層以及Al或Al合金層交替層合。根據(jù)本發(fā)明蝕刻組合物更適宜用于蝕刻一種三層膜包括上層為Ti或Ti合金，中層為Al或Al合金以及底層為Ti或Ti合金。Ti或Ti合金層定義為包括Ti層或由合金構(gòu)成的金屬層，該合金包含主要成分鈦和另一種隨該層特性而定的其它金屬；Al或Al合金層定義為包括Al層或由合金構(gòu)成的金屬層，該合金包含主要成分Al和另一種隨該層特性而定的其它金屬。本發(fā)明中，H2O2用于氧化Ti層和Al層的表面，可加入的量為1 20wt%優(yōu)選5 IOwt%，基于所述組合物的總重。如果H2A的量少于lwt%，Ti層和Al層的蝕刻速率將降低并且圖形和非圖形之間的蝕刻速率差異會變大，并導(dǎo)致工藝中的問題。相比之下，如果其量超過20wt%，所述圖形因Ti層和Al層的過度蝕刻而消失，導(dǎo)致金屬線功能的損失。本發(fā)明中，可離解出硝酸根離子的化合物在蝕刻時(shí)用于增加由Ti層和Al層所制成的線的線性的作用，可加入的量為1 基于所述組合物的總重。如果可離解出硝酸根離子的化合物的量少于lwt%，蝕刻的均勻性和線的線性會降低，并形成非均勻的線并導(dǎo)致基板的斑駁問題。相比之下，如果其量超過7wt%，Ti層和Al層的蝕刻速率會增加，導(dǎo)致發(fā)生過度蝕刻，且蝕刻的均勻性會降低，以致產(chǎn)生斑點(diǎn)。可離解出硝酸根離子的化合物的例子包括硝酸鹽化合物，例如硝酸銨，硝酸鈉，硝酸鉀等，它們可單獨(dú)使用或以其兩種或更多種組合使用。此外，因?yàn)橄跛嵩谌芤籂顟B(tài)下離解成硝酸根離子，因此它可包括在可離解出硝酸根離子的化合物的范圍中。特別有效的是一種可離解出硝酸根離子的化合物，其中硝酸鹽化合物和硝酸以重量比為2 8 8 2混合。在本發(fā)明中，含氟化合物用于蝕刻氧化的Ti層和Al層的表面，可加入的量為 0. 05 2wt%優(yōu)選0. 1 0. 5wt%，基于所述組合物的總重。如果其量少于0. 05wt%，位于頂層和底層的Ti層和Al層的蝕刻速率會降低，導(dǎo)致產(chǎn)生蝕刻殘?jiān)?，或因不均勻蝕刻導(dǎo)致基板產(chǎn)生斑點(diǎn)。相比之下，如果其量超過2wt %，因蝕刻速率增加過度導(dǎo)致底層被損壞，并且難以控制工藝的速率。含氟化合物為能從中離解出氟離子或多原子的氟離子的化合物，含氟化合物的例子包括氟化銨(ammonium fluoride) > Mft.^ (sodium fluoride)、氟化鉀(potassium fluoride)、氟氧化鈉(sodium bifluoride)、氟氧化鉀(potassium bifluoride)、氟氧化銨 (ammonium bifluoride)、氟化氫(hydrogen fluoride)等，這些化合物可單獨(dú)使用或以其兩種或多種組合使用。本發(fā)明中，過硫酸鹽化合物用于在蝕刻時(shí)使Ti層和Al層產(chǎn)生傾斜，可加入的量為 0. 5 6wt%基于所述組合物的總重。如果其量少于Iwt %，Ti層和Al層之間的蝕刻速率會出現(xiàn)差異，難以形成傾斜。相比之下，如果其量多于6wt%，Ti層和Al層會被過度蝕刻。過硫酸鹽化合物的例子包括過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀等，它們可單獨(dú)使用或以其兩種或多種組合使用。本發(fā)明中，水是適合半導(dǎo)體工藝的去離子水，優(yōu)選比電阻為18MQ/cm或更多的水。根據(jù)本發(fā)明蝕刻組合物進(jìn)一步包括環(huán)狀胺化合物。當(dāng)用蝕刻組合物蝕刻時(shí)，蝕刻溶液中Ti和Al金屬離子將增加。這種金屬離子的增加會改變化學(xué)溶液中的組合物并且也會降低蝕刻速率，導(dǎo)致蝕刻特性的惡化。由于環(huán)狀胺化合物與金屬離子反應(yīng)形成一種穩(wěn)定的形式，因此它可用來增加基板的處理層數(shù)。環(huán)狀胺化合物可加入的量為0.01 5wt%基于所述組合物的總重。如果環(huán)狀胺化合物少于0.01wt%，穩(wěn)定金屬離子的效果會變得不顯著。相比之下，如果其量多于 5wt%,環(huán)狀胺化合物因低溶解性在制備化學(xué)溶液時(shí)將難以溶解。環(huán)狀胺化合物的例子包括吡咯烷、吡咯啉、吡咯、吲哚、吡唑、咪唑、嘧啶、嘌呤、批啶、苯并三唑及其衍生物，它們可單獨(dú)使用或以其兩種或更多種組合使用。除上述成分外，根據(jù)本發(fā)明蝕刻組合物可進(jìn)一步包含0. 5 10wt%無機(jī)酸例如硫酸、鹽酸、磷酸和高氯酸，基于所述組合物的總重。在包括此類無機(jī)酸的情況下，調(diào)節(jié)蝕刻速率變得高效簡單。根據(jù)本發(fā)明蝕刻組合物可進(jìn)一步包含一種醋酸鹽化合物以控制側(cè)蝕刻。醋酸鹽化合物可加入的量為0. 1 5. 基于所述組合物的總重，以便適當(dāng)?shù)乜刂苽?cè)蝕刻。 醋酸鹽化合物的例子包括醋酸鈉(CH3C00Na)、醋酸鉀(CH3C00K)、醋酸銨 (CH3C00(NH4))、醋酸鎂(Mg (CH3C00) 2)、醋酸鈣(Ca (CH3C00) 2)，它們可單獨(dú)使用或以其兩種或多種組合使用。根據(jù)本發(fā)明蝕刻組合物可進(jìn)一步包括除上述成分之外的常規(guī)添加劑，添加劑的例子包括蝕刻調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、螯合劑、抗蝕劑、PH調(diào)節(jié)劑，等等。下述實(shí)施例用于闡述說明本發(fā)明但不能解釋為對本發(fā)明的限制，下述實(shí)施例有助于更好的理解本發(fā)明且在本發(fā)明的范圍內(nèi)本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮妥兓?。?shí)施例1至6和對比例1至4 蝕刻組合物的制備制備180kg蝕刻組合物所使用的成分和用量顯示在以下表1中。表 權(quán)利要求
1.一種蝕刻組合物，用于蝕刻由選自Ti、Ti合金、Al和Al合金組成的組中的至少一種制成的單層膜或多層膜，其中所述組合物包含基于所述組合物的總重，1 20wt% H2O2，1 7wt%可離解出硝酸根離子的化合物，0. 05 2wt%含氟化合物， 0. 5 6wt%過硫酸鹽化合物，和余量水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述蝕刻組合物，進(jìn)一步包含0.01 5wt%環(huán)狀胺化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述蝕刻組合物，其中所述可離解出硝酸根離子的化合物選自硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鉀和硝酸組成的組中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述蝕刻組合物，其中所述含氟化合物為可離解出氟離子或多原子氟離子的化合物，并選自氟化銨、氟化鈉、氟化鉀、氟氫化鈉、氟氫化銨和氟化氫組成的組中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述蝕刻組合物，其中所述過硫酸鹽化合物選自過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀組成的組中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述蝕刻組合物，其中所述環(huán)狀胺化合物選自吡咯烷、吡咯啉、批咯、吲哚、吡唑、咪唑、嘧啶、嘌呤、吡啶及其衍生物組成的組中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述蝕刻組合物，進(jìn)一步包含選自硫酸、鹽酸、磷酸和高氯酸組成的組中的一種或多種無機(jī)酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述蝕刻組合物，進(jìn)一步包含用于控制側(cè)蝕刻的醋酸鹽化合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于形成金屬線的蝕刻組合物，能批量濕蝕刻由選自Ti、Ti合金、Al和Al合金組成的組中的至少一種制成的單層膜或多層膜，并能蝕刻很多層從而極大地增加了蝕刻工藝的生產(chǎn)率，且能提高蝕刻速率并防止損壞底層膜和設(shè)備，以及能均勻蝕刻圖形/非圖形從而展示了較好的蝕刻特性；此外由于無需昂貴的設(shè)備以及便于形成大面積的柵極和源極/漏極，因此也很經(jīng)濟(jì)。
文檔編號C23F1/26GK102471898SQ201080033704
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者張尚勛, 樸英哲, 李昔準(zhǔn), 林玟基 申請人:東友Fine-Chem股份有限公司