蝕刻液組合物及蝕刻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及蝕刻液組合物，特別是涉及用于平板顯示器的柵極、源極和漏極所使 用的金屬層疊膜的蝕刻的蝕刻液組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] -直以來，在平板顯示器（FPD)的領(lǐng)域中，作為薄膜晶體管（TFT)的溝道材料，大 型電視機(jī)用液晶面板（LCD)等采用非晶硅（a-Si)，小型高精細(xì)LCD和有機(jī)EL顯示器（0LED) 等采用低溫多晶硅（LTp-Si)。然而，近年來，在電子設(shè)備不斷小型化、輕量化和低耗電化的 過程中，作為溝道材料，研究了引入氧化物半導(dǎo)體來代替這些非晶硅和低溫多晶硅。
[0003] 作為氧化物半導(dǎo)體，例如由銦（In)、鎵（Ga)和鋅（Zn)構(gòu)成的IGZ0被實(shí)用化。IGZ0 在低溫下成膜的非晶態(tài)也顯示高電子迀移率（~10cmV(V·S))、良好的驅(qū)動穩(wěn)定性、均勻 性。此外，非專利文獻(xiàn)1中顯示由IGZ0構(gòu)成的膜可在200°C以下成膜，因此可在塑料基板上 成膜，通過將該膜用作0LED的TFT的溝道材料，可實(shí)現(xiàn)柔性顯示器。
[0004] 除了IGZ0之外，ΙΖΟ、ΙΤ0等含In的金屬氧化物半導(dǎo)體也被期待應(yīng)用于太陽能電 池材料、發(fā)光二極管材料、寬能帶隙材料、可變電阻存儲器材料，是有許多用途且非常受關(guān) 注的材料。
[0005] 此外，F(xiàn)PD中的柵極、源極和漏極大多采用A1作為電極布線。將A1用作電極布線 時，為了防止A1的氧化、防止擴(kuò)散等目的，主要采用鈦（Ti)、鉬（Mo)作為阻隔金屬，在A1布 線的下部或者同時在上部和下部成膜配置。作為阻隔金屬，從利于成本控制的觀點(diǎn)來看，較 好是Ti〇
[0006] 作為用于形成柵極、源極和漏極的圖案的蝕刻加工的方法，已知濕法蝕刻和干法 蝕刻這2種。干法蝕刻處理對高精細(xì)圖案的加工有效，但存在導(dǎo)入裝置而導(dǎo)致的高成本、蝕 刻處理后產(chǎn)生灰塵而導(dǎo)致的成品率下降等問題。另一方面，對于濕法蝕刻處理，高精細(xì)圖案 的加工困難，但不需要干法蝕刻那樣的昂貴裝置，在成本上有利，還可期待成品率提高。
[0007] 專利文獻(xiàn)1~3中示出了用于具有由Ti或以Ti為主要成分的合金形成的層和由 A1或以A1為主要成分的合金形成的層的金屬層疊膜的濕法蝕刻的藥液以及采用該藥液的 蝕刻方法。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2007-67367號公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2008-53374號公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)3:日本專利特開2010-199121號公報(bào)
[0013] 非專利文獻(xiàn)
[0014] 非專利文獻(xiàn)1:三浦建太郎、上田知正、山口一，《實(shí)現(xiàn)輕薄的紙型顯示器的氧化物 半導(dǎo)體TFT》，東芝評論，2012年，67卷，1號，34~37頁
[0015] 發(fā)明的概要
[0016] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0017] 另外，如上所述，作為薄膜晶體管（TFT)的溝道材料，最近大多采用IGZ0代替 a-Si，該情況下，薄膜晶體管具有在源極和漏極的基底存在IGZ0的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)1~3 中所揭示的蝕刻液在作為蝕刻對象的層疊膜的基底為a-Si時不會侵蝕該基底。然而，IGZ0 具有在酸性區(qū)域容易溶解的性質(zhì)；另一方面，專利文獻(xiàn)1~3中，對IGZ0作為基底存在的情 況進(jìn)行了研究。
[0018] 源極和漏極的基底存在IGZ0的情況下，即薄膜晶體管具有Ti/Al/Ti/IGZO、A1/ Ti/IGZO等層疊膜的結(jié)構(gòu)的情況下，對于該種薄膜晶體管用濕法蝕刻處理IGZ0上的Ti/Al/ Ti層、Al/Ti層時，容易因蝕刻液對IGZ0造成損傷。因此，通過濕法蝕刻處理IGZ0上的Ti/ Al/Ti層、Al/Ti層時，需要在IGZ0上形成掩蓋（日語：年々y文）膜，工序增加而成本上 升。此外，通過干法蝕刻處理也可制造薄膜晶體管，但如上所述，在該處理中，存在導(dǎo)入裝置 而導(dǎo)致的高成本、蝕刻處理后產(chǎn)生灰塵而導(dǎo)致的成品率下降等問題。
[0019] 為了解決這些問題，需要不會對基底的含In的金屬氧化物膜造成損傷、可僅對上 部的金屬層疊膜進(jìn)行一次性蝕刻的藥液及方法。
[0020] 因此，本發(fā)明的目的在于提供可對包括由Ti或以Ti為主要成分的合金形成的含 Ti層、由A1或以A1為主要成分的合金形成的含A1層、含In的金屬氧化物層的金屬層疊膜 的含Ti層和含A1層進(jìn)行一次性蝕刻且可使蝕刻中的含In的金屬氧化物層的損傷減少的 蝕刻液組合物及使用該蝕刻液組合物的蝕刻方法。
[0021] 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0022] 本發(fā)明人在為了解決上述課題而認(rèn)真研究的過程中發(fā)現(xiàn)向可對由Ti類金屬和A1 類金屬構(gòu)成的金屬層疊膜良好地進(jìn)行一次性蝕刻的含氟化合物的酸性水溶液中添加選自 磷的含氧酸、金屬鹽、有機(jī)溶劑、銨鹽和季銨化合物的一種或兩種以上，可抑制含In的金屬 氧化物層的損傷，還發(fā)現(xiàn)含磷的含氧酸的情況下，通過與其它成分組合，使上述損傷抑制效 果顯著的同時，不會破壞對Ti類金屬層和A1類金屬層的蝕刻性能，從而完成了本發(fā)明。
[0023] S卩，本發(fā)明涉及以下內(nèi)容。
[0024] (1)蝕刻液組合物，它是用于對包括由Ti或以Ti為主要成分的合金形成的含Ti 層、由A1或以A1為主要成分的合金形成的含A1層、含In的金屬氧化物層的金屬層疊膜的 含Ti層和含A1層進(jìn)行一次性蝕刻的蝕刻液組合物，其中，
[0025] 包含氟化合物以及
[0026] 選自磷的含氧酸、金屬鹽、有機(jī)溶劑、銨鹽和季銨化合物的一種或兩種以上，
[0027] 呈酸性。
[0028] (2)如（1)所述的蝕刻液組合物，其中，作為氟化合物，包含選自氫氟酸、氟化銨、 氟化鈉、六氟硅酸和四氟硼酸的一種或兩種以上。
[0029] (3)如（1)或（2)所述的蝕刻液組合物，其中，作為金屬鹽，包含選自鐵鹽、鋯鹽、錫 鹽、堿金屬鹽和堿土金屬鹽的一種或兩種以上。
[0030] (4)如⑶所述的蝕刻液組合物，其中，堿金屬鹽為乙酸鈉和/或乙酸鉀。
[0031] (5)如（1)~（4)中的任一項(xiàng)所述的蝕刻液組合物，其中，作為有機(jī)溶劑，包含醇化 合物和/或羧酸化合物。
[0032] (6)如（1)~（5)中的任一項(xiàng)所述的蝕刻液組合物，其中，作為銨鹽，包含選自硝酸 銨、磷酸銨、硫酸銨、乙酸銨的一種或兩種以上。
[0033] (7)如⑴~（6)中的任一項(xiàng)所述的蝕刻液組合物，其中，金屬氧化物層包含選自 Zn、Al、Ga、Sn的至少一種以上的元素。
[0034] (8)如⑴~（7)中的任一項(xiàng)所述的蝕刻液組合物，其中，pH在4.0以下。
[0035] (9)如⑴~⑶中的任一項(xiàng)所述的蝕刻液組合物，其中，還包含選自硝酸、鹽酸、 硫酸、甲磺酸和高氯酸的一種或兩種以上的酸。
[0036] (10)金屬層疊膜的蝕刻方法，其中，具有使用蝕刻液組合物對包括由Ti或以Ti為 主要成分的合金形成的含Ti層、由A1或以A1為主要成分的合金形成的含A1層、含In的 金屬氧化物層的金屬層疊膜的含Ti層和含A1層進(jìn)行一次性蝕刻的步驟，
[0037] 其中，所述蝕刻液組合物包含氟化合物以及選自磷的含氧酸、金屬鹽、有機(jī)溶劑、 銨鹽和季銨化合物的一種或兩種以上，呈酸性。
[0038] 發(fā)明的效果
[0039] 如果采用本發(fā)明，則可提供可對包括由Ti或以Ti為主要成分的合金形成的含Ti 層、由A1或以A1為主要成分的合金形成的含A1層、含In的金屬氧化物層的金屬層疊膜的 含Ti層和含A1層進(jìn)行一次性蝕刻且可使蝕刻中的含In的金屬氧化物層的損傷減少的蝕 刻液組合物及使用該蝕刻液組合物的蝕刻方法。
[0040] 以往的金屬層疊膜用蝕刻液呈酸性，因此存在由該蝕刻液導(dǎo)致的含In的金屬氧 化物層的損傷顯著加大的問題。然而，通過加入特定的添加劑，可抑制上述損傷，因而能夠 將蝕刻工序?qū)ψ鳛楸∧ぐ雽?dǎo)體層的金屬氧化物的半導(dǎo)體特性產(chǎn)生的影響控制在最低限度， 例如可使平板顯示器的顯示中對金屬氧化物期望的特性充分發(fā)揮。此外，加入了添加劑的 本發(fā)明的蝕刻液組合物與以往的蝕刻液相比，蝕刻性能同等，因此可對含Ti層和含A1層充 分地進(jìn)行一次性蝕刻。因此，通過使用本發(fā)明的蝕刻液組合物，可避免與干法蝕刻的組合和 多次蝕刻處理等的制造工序的復(fù)雜化、增加，有利于制造工序的成本降低。
[0041] 實(shí)施發(fā)明的方式
[0042] 以下，基于優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0043] 本發(fā)明的蝕刻液組合物是用于對包括由Ti或以Ti為主要成分的合金形成的含Ti 層、由A1或以A1為主要成分的合金形成的含A1層、含In的金屬氧化物層的金屬層疊膜的 含Ti層和含A1層進(jìn)行一次性蝕刻的蝕刻液組合物，其中，
[0044] 包含氟化合物以及
[0045] 選自磷的含氧酸、金屬鹽、有機(jī)溶劑、銨鹽和季銨化合物的一種或兩種以上，
[0046] 呈酸性。
[0047] 以下，對蝕刻液組合物的各成分進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0048] 作為蝕刻液組合物所含的氟化合物，可例舉例如氫氟酸、六氟硅酸和四氟硼酸或 它們的金屬鹽或銨鹽，可使用其中的一種或兩種以上。氟化合物為金屬鹽的情況下，金屬鹽 可以是例如鋰、鈉、鉀等的堿金屬鹽，鎂、鈣等