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液晶顯示器系統(tǒng)中的銅、銅/鉬或銅/鉬合金電極蝕刻液體的制作方法

文檔序號:2744377閱讀:387來源:國知局
專利名稱:液晶顯示器系統(tǒng)中的銅、銅/鉬或銅/鉬合金電極蝕刻液體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,包含過氧化氫、硫酸鹽、磷酸鹽、提供氟離子的氟化物、螫合劑、第一水溶性環(huán)胺、第二水溶性環(huán)胺、二醇化合物、以及去離子水。
硫酸鹽可選自硫酸銨、過硫酸銨、硫酸鈉、過硫酸鈉、硫酸鉀、過硫酸鉀、以及硫酸的至少一種,但不以此為限。硫酸鹽增加銅的蝕刻速率,可有效地增進(jìn)蝕刻制程的生產(chǎn)率。
磷酸鹽并未大幅受限,但可選自單磷酸銨、二磷酸銨、磷酸二氫鉀、以及磷酸二氫鈉的至少一種。另外,氟化物可使用于蝕刻溶液中可提供氟離子的以氫氟酸為基質(zhì)的化合物,且優(yōu)選可選自氫氟酸、氟化銨、氟化氫銨、氟化鉀、以及氟化氫鉀的至少一種。
磷酸鹽在蝕刻銅/鉬層或銅/鉬合金層時,扮演避免較低處的鉬層或鉬-合金層于該銅層的較低處上過度蝕刻的角色。于此,當(dāng)有過度大量的磷酸鹽時,較低處的鉬層或鉬-合金層系自銅的頂端過度地突出而具有雙輪廓,且促使鉬層或鉬-合金層的鈍化而導(dǎo)致副作用,例如鉬層或鉬-合金層的殘留物。
此外,當(dāng)移除磷酸鹽時,鉬層或鉬-合金層系被過度地蝕刻,從而形成鉬層或鉬-合金層的基蝕(undercut)或雙輪廓的銅。
氟化物是可選自氫氟酸、氟化銨、氟化氫銨、氟化鉀、以及氟化氫鉀的至少一種。
氟化物扮演移除殘留物的角色,該殘留物是鑒于鉬層或鉬-合金層的金屬特性的局部鈍化反應(yīng)所形成的。當(dāng)使用過氧化氫蝕刻鉬層或鉬合金層時,會因該層的局部鈍化反應(yīng)而發(fā)生殘留物的問題。其原因為通過過氧化氫自鉬所形成的六氧化鉬(MoO6)于低pH(例如低于pH6.0)下系被完全地蝕刻,由于該表面鈍化,從而無法以正三價的鉬(Mo+3)或正六價的鉬(Mo+6)的形式過渡而形成殘留物。
然而,當(dāng)將具有氟離子的氟化物添加至該蝕刻溶液中時,具有高度活性的氟離子促進(jìn)三氧化鉬的蝕刻反應(yīng),使得可進(jìn)行蝕刻而未形成鉬的殘留物。尤其,當(dāng)氟化物與由過氧化氫、硫酸鹽及磷酸鹽所組成的蝕刻系統(tǒng)共同使用時,由于玻璃層的蝕刻或保護(hù)層(例如氮化硅等)的蝕刻的問題少,故非常有助于形成金屬線的圖案。
螫合劑并無特別地限制,且優(yōu)選可選自乙二胺四乙酸(EDTA)、亞胺二乙酸、腈基三乙酸(nitrilotriacetic acid)、以及二乙三胺五乙酸(diethylenetriamine pentaacetic acid,DTPA)的至少一種。
當(dāng)蝕刻溶液中的銅層、鉬層或鉬合金層的離子濃度增加時,螫合劑防止降低該蝕刻溶液的蝕刻能力的現(xiàn)象,且(該螫合劑)抑制在儲存該蝕刻溶液時會發(fā)生的過氧化氫的自行分解反應(yīng)。
更具體而言,于優(yōu)選實施例的螫合劑的情況中,蝕刻銅層時所產(chǎn)生的金屬離子是透過螯合反應(yīng)而被阻隔,以抑制過氧化氫的分解反應(yīng)。因此,盡管當(dāng)大量的金屬線進(jìn)行蝕刻制程時,蝕刻特性仍不會改變。
在本發(fā)明中,第一水溶性環(huán)胺并未大幅受限,但是選自胺基四唑、苯并三唑、甲基苯并三唑、1,2,3-三唑、咪唑、吲哚、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、以及輔胺酸的至少一種。第一水溶性環(huán)胺可控制銅的蝕刻速率且增進(jìn)線的平直度。
第二水溶性環(huán)胺可選自環(huán)己胺、環(huán)丙胺、環(huán)戊胺、環(huán)庚胺、以及環(huán)辛胺的至少一種。另外,第二水溶性環(huán)胺抑制與蝕刻制程期間所增加的金屬離子濃度相關(guān)的過氧化氫的分解反應(yīng),以長時間維持蝕刻特性,從而可穩(wěn)定根據(jù)本發(fā)明的蝕刻溶液對抗分解反應(yīng)。
當(dāng)添加二醇至第二水溶性環(huán)胺中時,可進(jìn)一步改善其穩(wěn)定性。二醇選自乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、己二醇、丁二醇、聚乙二醇、以及聚丙二醇的至少一種,且以較該第二水溶性環(huán)胺多的量注入。當(dāng)以較該二醇多的量添加第二水溶性環(huán)胺時,會產(chǎn)生鉬的殘留物。
根據(jù)本發(fā)明的該蝕刻溶液如下 本發(fā)明涉及一種用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其包括,以該蝕刻溶液的總重量計,12至35重量%的過氧化氫、0.5至5重量%的硫酸鹽、0.5至5重量%的磷酸鹽、以及0.0001至0.5重量%的提供氟離子的氟化物、0.1至5重量%的第一水溶性環(huán)胺、0.1至5重量%的螯合劑、0.1至5重量%的第二水溶性環(huán)胺、0.1至5重量%的二醇、以及去離子水,使全部的該蝕刻溶液的總重量為100重量%。
此外,蝕刻溶液的特性在長時間下維持在該范圍內(nèi),并可具有適當(dāng)?shù)奈g刻速率,且蝕刻溶液在通過利用蝕刻且無殘留物的分解反應(yīng)下可為穩(wěn)定溶液。且該線的具有良好的平直度。
根據(jù)本發(fā)明的用于金屬線的蝕刻溶液的過氧化氫、硫酸鹽、磷酸鹽、氟化物、第一水溶性環(huán)胺、以及螫合劑,可為已知方法中所常用的,且優(yōu)選為具有半導(dǎo)體制程所需的純度。
此外,用于蝕刻溶液的去離子水用于半導(dǎo)體制程,且優(yōu)選使用18MΩ/公分或更高的水。
銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液用于裝配液晶顯示器裝置的薄膜晶體管(TFT)的閘極電極、源極電極、或源極/汲極電極的蝕刻制程中,用于金屬線的蝕刻制程。
此外,本發(fā)明涉及一種蝕刻金屬線的方法,包括 沉積銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金薄膜于基材上; 形成具有預(yù)定圖案的光阻層于該基材上; 使用該蝕刻溶液,于該光阻所形成的薄膜上形成金屬線; 移除該光阻層;以及 以去離子水清潔該金屬線,并以氮氣或空氣予以干燥。
于該金屬線中,銅/鉬層或銅/鉬合金層為多層,其中至少一銅層、至少一鉬層、及/或鉬-合金層系互相壓迭,其中系沉積鉬層或鉬-合金層至100至500埃的厚度,且沉積銅層至1000至10,000埃的厚度,且該蝕刻可有效地實施而無殘留物。
形成金屬線的蝕刻制程溫度并未大幅受限,但可在30至40C°下進(jìn)行。當(dāng)使用該蝕刻溶液時,浸漬法及噴霧法均可實施,但優(yōu)選系透過噴霧法將該蝕刻溶液噴灑在基材上,使得可進(jìn)行蝕刻制程,且透過噴霧法噴灑于基材上歷時30至160秒,而可形成金屬線。此外,當(dāng)移除光阻時,可使用一般常用的剝離劑,但不以此為限。
當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的蝕刻溶液蝕刻金屬線時,可得到以下效果。
首先,根據(jù)本發(fā)明的蝕刻溶液的蝕刻速率,透過蝕刻溶液組成的改變而自由地控制,蝕刻輪廓系優(yōu)異的,且線的平直度系良好的。此外,可完全地移除殘留物,因此當(dāng)用于作為薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)的閘極電極及源極/汲極電極的具有低電阻的銅層時,可用作蝕刻溶液。
其次,盡管以根據(jù)本發(fā)明的蝕刻溶液蝕刻大量金屬層時,仍可維持蝕刻溶液的特性,且蝕刻溶液的儲存期間長。此外,隨著該蝕刻制程而增加的銅及鉬金屬的濃度,僅管在4,000ppm下亦不會產(chǎn)生過氧化氫的快速分解,使得可實施一穩(wěn)定的制程操作。



第1圖為當(dāng)使用根據(jù)韓國專利公開申請案第1999-017836號混合磷酸、硝酸及醋酸的蝕刻溶液時,使用掃描式電子顯微鏡觀察一銅/鉬雙層的蝕刻輪廓的截面的照片。
第2圖及第3圖為當(dāng)實施根據(jù)第一具體實施態(tài)樣的蝕刻溶液時,使用掃描式電子顯微鏡觀察一銅/鉬雙層的蝕刻輪廓的截面的照片。

具體實施例方式 下文,將以詳細(xì)的具體實施態(tài)樣及比較例詳細(xì)地描述本發(fā)明。以下所描述的說明系用以清楚地了解本發(fā)明,且并非用以限制本發(fā)明的范圍。
[實施例及比較例] 制備蝕刻溶液 第一至第六實施例及第一至第四比較例的蝕刻溶液是通過混合下表1所示的含量及成分制備。
蝕刻方法 沉積鉬層(200埃)于玻璃基材(100毫米×100毫米)上、沉積銅層(1600埃)于該鉬層(200埃)上、以及透過光阻制程形成具有預(yù)定圖案的光阻于該基材上。然后,分別地使用實施例1至6及比較例1至4的蝕刻溶液于銅/鉬雙層上實施蝕刻制程。該蝕刻制程中的條件為,蝕刻溫度為30℃,且該蝕刻制程透過噴霧法噴灑該蝕刻溶液于該基材上歷時100秒而進(jìn)行。在該蝕刻制程后,以剝離劑移除光阻,并以去離子水清潔,再以氮氣予以干燥。
蝕刻特性評估 通過該蝕刻方法所蝕刻的樣本的蝕刻特性評估如下表2所示。
蝕刻特性的評估以良好或欠佳的方式評估,是在通過蝕刻方法實施蝕刻時,使用掃描電子顯微鏡觀察銅/鉬雙層的蝕刻輪廓的截面。評估描述于下表2中。
鉬殘留物的評估描述于下表2中,其是在通過蝕刻方法實施蝕刻時,使用掃描式電子顯微鏡或光學(xué)顯微鏡觀察銅/鉬雙層的蝕刻輪廓的截面,評估鉬殘留物的存在或不存在。
根據(jù)蝕刻溶液的穩(wěn)定性評估,是在常溫下加入重量比為10∶1的銅及鉬至實施例及比較例的蝕刻溶液中,并觀察溫度變化72小時,從而確定溫度不超過40℃。其原因為過氧化氫的快速分解反應(yīng)系涉及溫度上升。蝕刻溶液的穩(wěn)定性評估可由銅的最大穩(wěn)定性所表示,而銅的最大穩(wěn)定性系以銅的最大濃度(ppm)測定,當(dāng)通過上述的方法評估穩(wěn)定性時溫度不超過40℃。
表1 表2
根據(jù)蝕刻特性的結(jié)果,相較第一至第三比較例,盡管當(dāng)銅濃度因為另外加入銅及鉬而增加,該實施例的情況不會導(dǎo)致過氧化氫的快速分解反應(yīng),從而可達(dá)到穩(wěn)定使用。
此外,當(dāng)蝕刻溶液包含較聚乙二醇大量的環(huán)己胺時,會發(fā)生鉬殘留物。
圖1為當(dāng)使用根據(jù)韓國專利公開申請案第1999-017836號混合磷酸、硝酸、以及醋酸的蝕刻溶液時,使用掃描電子顯微鏡觀察銅/鉬雙層的蝕刻輪廓的截面的照片。
圖2及圖3為當(dāng)實施根據(jù)第一實施例的蝕刻溶液時,使用掃描電子顯微鏡觀察銅/鉬雙層的蝕刻輪廓的截面的照片。
熟悉此項技藝的人士將了解前述的描述中所揭露的概念及特定具體實施方式
,可輕易地利用作為基礎(chǔ)以修改或設(shè)計其它具體實施方式
,以達(dá)到與本發(fā)明同樣的目的。熟悉此項技藝的人士將同時了解在不脫離如所附權(quán)利要求中所載的本發(fā)明的精神與范圍下的等價的實施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,包含過氧化氫、硫酸鹽、磷酸鹽、提供氟離子的氟化物、螫合劑、第一水溶性環(huán)胺、第二水溶性環(huán)胺、二醇化合物、以及去離子水。
2.權(quán)利要求1所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述硫酸鹽系選自硫酸銨、過硫酸銨、硫酸鈉、過硫酸鈉、硫酸鉀、過硫酸鉀、以及硫酸的至少一種。
3.權(quán)利要求2所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述磷酸鹽是選自單磷酸銨、二磷酸銨、磷酸二氫鉀、以及磷酸二氫鈉的至少一種。
4.權(quán)利要求3所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述氟化物是選自氫氟酸(氟酸)、氟化銨、氟化氫銨、氟化鉀、以及氟化氫鉀的至少一種。
5.權(quán)利要求4所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述螫合劑是選自乙二胺四乙酸、亞胺二乙酸、腈基三乙酸、以及二乙三胺五乙酸的至少一種。
6.權(quán)利要求5所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述第一水溶性環(huán)胺是選自胺基四唑、苯并三唑、甲基苯并三唑、1,2,3-三唑、咪唑、吲哚、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、以及輔胺酸的至少一種。
7.權(quán)利要求6所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述第二水溶性環(huán)胺是選自環(huán)己胺、環(huán)丙胺、環(huán)戊胺、環(huán)庚胺、以及環(huán)辛胺的至少一種。
8.權(quán)利要求7所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述二醇是選自乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、己二醇、丁二醇、聚乙二醇、以及聚丙二醇的至少一種,且以較第二水溶性環(huán)胺多的量注入。
9.權(quán)利要求8所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述銅/鉬層或該銅/鉬合金層為多層,其中至少一銅層、至少一鉬層、及/或鉬-合金層互相壓迭。
10.權(quán)利要求9所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述多層包括銅/鉬(鉬-合金)雙層、銅/鉬(鉬-合金)/銅或鉬(鉬-合金)/銅/鉬(合金)三層,該層的順序可根據(jù)基材的材料及黏著特性而適當(dāng)?shù)乜刂啤?br> 11.權(quán)利要求9所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述鉬-合金系由鉬-鎢(Mo-W)、鉬-鈦(Mo-Ti)、鉬-鈮(Mo-Nb)、鉬-鉻(Mo-Cr)、或鉬-鉭(Mo-Ta)組成。
12.權(quán)利要求1至11中任一項所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中以該蝕刻溶液的總重量計,該蝕刻溶液包括12至35重量%的過氧化氫、0.5至5重量%的硫酸鹽、0.5至5重量%的磷酸鹽、以及0.0001至0.5重量%的提供氟離子的氟化物、0.1至5重量%的第一水溶性環(huán)胺、0.1至5重量%的螫合劑、0.1至5重量%的第二水溶性環(huán)胺、0.1至5重量%的二醇、以及去離子水,全部的該蝕刻溶液的總重為100重量%。
13.權(quán)利要求1至11中任一項所述的用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,其中所述銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液是用于裝配液晶顯示器裝置的薄膜晶體管(TFT)的閘極電極、源極電極、或汲極電極的蝕刻制程中,用于金屬線的蝕刻制程。
14.一種蝕刻金屬線的方法,包括
沉積銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金薄膜于基材上;
形成具有預(yù)定圖案的光阻層于該基材上;
使用如權(quán)利要求1至11中任一項所述的蝕刻溶液,于該光阻所形成的薄膜上形成金屬線;
移除該光阻層;以及
以去離子水清潔該金屬線,并以氮氣或空氣予以干燥。
15.如權(quán)利要求14所述的方法,其中于該金屬線中,該銅/鉬層或該銅/鉬合金層為多層,其中至少一銅層、至少一鉬層、及/或鉬-合金層互相壓迭。
16.權(quán)利要求15所述的方法,其中沉積該鉬層或該鉬-合金層至100至500埃的厚度,且沉積該銅層至1000至10,000埃的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,包括以蝕刻溶液的總重量計,12至35重量%的過氧化氫、0.5至5重量%的硫酸鹽、0.5至5重量%的磷酸鹽、以及0.0001至0.5重量%的氟離子、0.1至5重量%的第一水溶性環(huán)胺、0.1至5重量%的螯合劑、0.1至5重量%的第二水溶性環(huán)胺、0.1至5重量%的二醇、以及去離子水,使全部該蝕刻溶液的總重量為100重量%。本發(fā)明涉及銅層、銅/鉬層、或銅/鉬合金層的蝕刻溶液,用于裝配液晶顯示器裝置的薄膜晶體管(TFT)的閘極電極、源極電極、或汲極電極的蝕刻制程中,用于金屬線的蝕刻制程。
文檔編號G02F1/1362GK101684557SQ20091017695
公開日2010年3月31日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者李泰亨, 白貴宗 申請人:韓國泰科諾賽美材料株式會社
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