一種新型tft銅鉬層疊膜蝕刻液組合物及蝕刻方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型TFT銅鉬層疊膜蝕刻液組合物，組合物的組分及重量百分比分別為：5～30%的過氧化氫、0.1～5%的H2SO4、過硫化物、氯化物、過氧化氫穩(wěn)定劑0.005～0.3%、金屬絡合劑0.005～0.3%、表面活性劑0.005～0.2%、0.001~1 %唑類添加劑以及余量水，過硫化物和氯化物的重量百分比之和為0.01～0.5%。該新型TFT銅鉬層疊膜蝕刻液組合物對銅鉬層疊膜蝕刻均勻、蝕刻速率適中且使用壽命長。
【專利說明】一種新型TFT銅鉬層疊膜蝕刻液組合物及蝕刻方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜晶體管銅鑰層疊膜蝕刻【技術領域】，具體涉及一種新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物。

【背景技術】
[0002]薄膜晶體管(TFT)液晶顯示器是在扭曲向列液晶顯示器中引入薄膜晶體管開關而形成的有源矩陣顯示。在薄膜晶體管中，通常TFT層中使用非晶硅，在布線材料中使用鑰、鋁或鋁合金。研究發(fā)現(xiàn)鑰、鋁及鋁合金電阻高，而且隨著顯示器大型化和高分辨率化，由于場效應遷移率會出現(xiàn)信號延遲的問題，從而導致畫面顯示不均勻。改進的技術方案采用電阻率較小的銅作為布線材料，但是銅與玻璃基板或硅基板的結合性不佳，需要在兩層之間引入鑰作為結合層。因此銅/鑰疊層薄膜成為薄膜晶體管金屬導線發(fā)展的主要結構。
[0003]現(xiàn)有技術中的銅鑰層疊膜蝕刻液組合物主要包括:過氧化氫、有機酸或無機酸如氫氟酸和水性介質。例如CN101418449A公開了一種銅/鑰金屬的蝕刻液組成物及蝕刻方法，其組成為過氧化氫、氨基酸、PH值穩(wěn)定劑、含氟酸、酸性pH值穩(wěn)定劑及水性介質。
[0004]但是，上述的過氧化氫系蝕刻液在使用于TFT金屬芯片時存在技術缺陷:第一、蝕刻液在使用過程中會不斷分解，雙氧水分解會產生的氧氣氣泡不可避免的附著于銅表面或者蝕刻形成的側邊斜角處，會影響進一步蝕刻，從而導致出現(xiàn)蝕刻不均勻、銅和鑰的圖形剖面和平直度較差的現(xiàn)象，而且對蝕刻角度的控制不理想；第二、過氧化氫系蝕刻液對銅金屬薄膜的蝕刻會產生游離于蝕刻液中的銅離子，銅離子對過氧化氫的分解有催化作用，會進一步加速過氧化氫的分解，因此銅鑰層疊膜蝕刻過程不穩(wěn)定，同時縮短蝕刻液壽命；第三、銅/鑰層疊膜的時刻率選擇比差異；第四、氟離子的活性較強，使用含氟的蝕刻液會對操作環(huán)境造成一定的污染，不利于操作人員的健康，而且失效的蝕刻液若不進行正確的處理，還會對環(huán)境造成嚴重的污染。因此，有必要對現(xiàn)有技術中的新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物進行配方改進。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的缺陷，提供一種對銅鑰層疊膜蝕刻均勻、蝕刻速率適中且使用壽命長的新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物。
[0006]為實現(xiàn)上述技術效果，本發(fā)明的技術方案為:一種新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物，其特征在于，所述組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫5?30%、H2S040.1?5%、過硫化物、氯化物、過氧化氫穩(wěn)定劑0.005?0.3%、金屬絡合劑0.005?0.3%、表面活性劑0.005?0.2%、0.001-1 %唑類添加劑及余量水，所述過硫化物和氯化物的重量百分比之和為0.01?0.5%ο
[0007]優(yōu)選的技術方案為，所述組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫10?20%、H2SO40.3?3%、過硫化物、氯化物、過氧化氫穩(wěn)定劑0.01?0.1%、金屬絡合劑0.01?0.1%、表面活性劑0.01?0.1%、0.005-0.5%唑類添加劑及余量水，所述過硫化物和氯化物的重量百分比之和為0.03?0.3%O
[0008]其中，所述過硫化物為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸氫鉀中的一種，所述氯化物為氯化鉀或氯化銨。
[0009]其中，所述過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽、甘醇類化合物或胺類化合物。
[0010]其中，所述金屬絡合劑為氨基羧酸鹽類金屬絡合劑。
[0011]優(yōu)選的技術方案為，所述金屬絡合劑為選自氨三乙酸鹽、乙二胺四乙酸鹽、二乙烯五乙酸鹽、氨三乙酸、亞氮基二乙酸、肌氨酸、丙氨酸、谷氨酸、氨基丁酸和甘氨酸中的至少一種。
[0012]其中，所述表面活性劑為非離子表面活性劑。
[0013]優(yōu)選的技術方案為，所述表面活性劑為脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦和聚山梨酯中的至少一種。
[0014]其中，所述唑類為選自IH-苯并三唑、5-甲基-1-苯并三唑、3-氨基-1H-三唑、IH-四唑、5-甲基-1H-四唑、5-苯基-1H-四唑的至少一種。
[0015]本發(fā)明還在于提供一種適用于新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的銅鑰層疊膜蝕刻方法，其特征在于，蝕刻方法采用上述的TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物對薄膜晶體管銅鑰金屬層疊薄膜進行蝕刻，所述TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的蝕刻溫度為20?50°C。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于:
該TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物在對金屬銅和鑰的選擇性優(yōu)異，對玻璃基板或硅基板幾乎不發(fā)生蝕刻；
表面活性劑的加入使張力從原先的72N/m降低到35N/m，確保蝕刻液滲透進銅層和鑰層表面細微的縫隙和蝕刻傾角，而且賦予蝕刻液一定的消泡作用；
金屬絡合劑可以絡合蝕刻液蝕刻銅金屬層而產生的銅離子，避免因雙氧水加速分解而縮短蝕刻液壽命；
使用過硫化物或氯化物替代氟化物，可以避免含氟蝕刻液對操作環(huán)境和造成的污染，保證操作人員的健康；
使用本發(fā)明中的蝕刻方法對薄膜晶體管銅鑰層疊膜蝕刻時，蝕刻速率適中，蝕刻過程穩(wěn)定，經檢測，使用該蝕刻液對TFT金屬芯片進行時刻，可保證蝕刻角度在40°?70°之間，而且底層鑰無殘留。

【具體實施方式】
[0017]下面結合實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0018]實施例1
實施例1新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫5%、H2SO40.1%、過硫酸鉀0.005%、氯化鉀0.005%、過氧化氫穩(wěn)定劑0.005%、金屬絡合劑0.005%、表面活性劑0.2%、唑類添加劑1%和余量水。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，金屬絡合劑為氨三乙酸，表面活性劑為脂肪酸甘油酯，唑類添加劑為IH-苯并三唑。
[0019]實施例2
實施例2新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫10%、H2SO40.3%、過硫酸銨0.02%、氯化鉀0.01%、過氧化氫穩(wěn)定劑0.01%、金屬絡合劑0.01%、表面活性劑0.1%、唑類添加劑0.5%和余量水。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，金屬絡合劑為亞氮基二乙酸，表面活性劑為脂肪酸山梨坦，唑類添加劑為5-甲基-1H-四唑。
[0020]實施例3
實施例3新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫15%、H2SO4L 5%、過硫酸鈉0.015%、氯化鉀0.015%、過氧化氫穩(wěn)定劑0.05%、金屬絡合劑0.05%、表面活性劑0.05%、唑類添加劑0.25%和余量水。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，金屬絡合劑為亞氮基二乙酸，表面活性劑為脂肪酸山梨坦，唑類添加劑為5-甲基-1H-四唑。
[0021]實施例4
實施例4新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫20%、H2S043%、過硫酸氫鉀0.01%、氯化鉀0.02%、過氧化氫穩(wěn)定劑0.1%、金屬絡合劑0.1%、表面活性劑0.01%、唑類添加劑0.005%和余量水。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，金屬絡合劑為亞氮基二乙酸，表面活性劑為脂肪酸山梨坦，唑類添加劑為5-甲基-1H-四唑。
[0022]實施例5
實施例5新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫30%、H2S045%、過硫酸鉀0.1%、氯化鉀0.05%、過氧化氫穩(wěn)定劑0.3%、金屬絡合劑0.3%、表面活性劑0.005%、唑類添加劑0.001%和余量水。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，金屬絡合劑為谷氨酸，表面活性劑為脂肪酸甘油酯，唑類添加劑為IH-苯并三唑。
[0023]實施例6
實施例6新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫10%、H2S040.3%、過硫酸鉀0.075%、氯化銨0.075%、金屬絡合劑0.01%、表面活性劑0.1%、唑類添加劑0.5%和余量水，不含過氧化氫穩(wěn)定劑。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，金屬絡合劑為亞氮基二乙酸，表面活性劑為脂肪酸山梨坦，唑類添加劑為5-甲基-1H-四唑。
[0024]實施例7
實施例7新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫30%、H2S045%、過硫酸鈉0.05%、氯化銨0.1%、過氧化氫穩(wěn)定劑0.3%、金屬絡合劑0.3%、表面活性劑0.005%和余量水，不含唑類添加劑。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，金屬絡合劑為谷氨酸，表面活性劑為脂肪酸甘油酯。
[0025]實施例8
實施例8新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫15%、H2SO4L 5%、過硫酸氫鉀0.2%、氯化銨0.1%、過氧化氫穩(wěn)定劑0.05%、表面活性劑0.05%、唑類添加劑0.25%和余量水，不含金屬絡合劑。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，表面活性劑為脂肪酸甘油酯，唑類添加劑為IH-苯并三唑。
[0026]實施例9
實施例9新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫5%,H2SO40.1%、過硫酸銨0.15%、氯化銨0.15%、過氧化氫穩(wěn)定劑0.005%、金屬絡合劑0.005%、唑類添加劑1%和余量水，不含表面活性劑。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，金屬絡合劑為氨三乙酸，唑類添加劑為IH-苯并三唑。
[0027]實施例10 實施例10新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫15%,H2SO40.1%、過硫酸鉀0.05%、氯化銨0.15%、過氧化氫穩(wěn)定劑0.05%、金屬絡合劑0.1%、表面活性劑0.2%、唑類添加劑0.25%和余量水。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，表面活性劑為脂肪酸甘油酯，金屬絡合劑為亞氮基二乙酸，唑類添加劑為IH-苯并三唑。
[0028]實施例11
實施例10新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫15%、H2S043%、過硫酸銨0.25%、氯化銨0.25%、過氧化氫穩(wěn)定劑0.05%、金屬絡合劑0.05%、表面活性劑0.05%、唑類添加劑0.25%和余量水。過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽，表面活性劑為脂肪酸甘油酯，金屬絡合劑為亞氮基二乙酸，唑類添加劑為IH-苯并三唑。
[0029]蝕刻實驗
將玻璃作為基板，濺射鑰而形成一層厚度500A的鑰層，接著濺射銅形成一層厚度6000A的銅層，涂布線路將圖案經過曝光顯影后形成有圖案的銅/鑰多層薄膜，利用蝕刻液進行在35°C下通過淋浴噴霧進行蝕刻，制作得的銅鑰多層薄膜。之后通過在掃描電子顯微鏡下在20KV，40000倍率下觀察薄膜晶體管銅鑰層疊膜層角度和蝕刻情況。
[0030]濃度為30%的雙氧水的百分比低于10%，薄膜晶體管銅鑰層疊膜蝕刻速率明顯較低；當濃度為30%的雙氧水的百分比高于40%時可以薄膜晶體管銅鑰層疊膜蝕刻速率太快，蝕刻均勻性較差，不易控制。
[0031]不添加唑類添加劑蝕刻會形成倒傾角現(xiàn)象，唑類添加劑優(yōu)選為0.005-0.5%時蝕刻傾角能更穩(wěn)定地控制在40~70°，硝酸含量優(yōu)選為0.3%~3%蝕刻⑶損失小于lum，金屬絡合劑優(yōu)選為0.005-0.3%時鑰完全沒有殘渣。
[0032]過氧化氫和H2SOj^以雙氧水和硫酸的形式加入,過氧化氫和H 2S04的重量百分比為雙氧水和硫酸重量經換算所得。
[0033]新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物中的過硫化物可以直接與銅反應，而氯化物的加入有助于促進對鑰層的蝕刻。過硫化物與氯化物必須同時存在于銅鑰層疊膜蝕刻液組合物中，兩者間配比需要根據銅層和鑰層的厚度來確定。
[0034]具體來說，金屬絡合劑可為亞氮基二乙酸，氨三乙酸，乙二胺四乙酸，二乙烯三胺五乙酸，氨基三亞甲基磷酸，1-羥基亞乙基-1，1- 二磷酸，乙二胺四甲撐磷酸，二亞乙基三胺五亞甲基磷酸，肌氨酸，丙氨酸，谷氮酸，氨基丁酸及甘氮酸等。
[0035]表面活性劑選擇非離子表面活性劑的理由:非離子表面活性劑具有在水中不發(fā)生電離、低泡的特點，在水中和有機溶劑中有都有較好的溶解性，在溶液中穩(wěn)定性高，不易受強電解質無機鹽和酸、堿的影響。
[0036]過氧化氫穩(wěn)定劑選擇磷酸鹽、甘醇類化合物或胺類化合物的理由:該穩(wěn)定劑耐氧化性強，能夠與金屬離子形成穩(wěn)定的絡合物，與一般雜質能牢固結合，且具有耐溫能力達到200 V，保護過氧化氫的分解。
[0037]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物，其特征在于，所述組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫5?30%、H2S040.1?5%、過硫化物、氯化物、過氧化氫穩(wěn)定劑0.005?0.3%、金屬絡合劑0.005?0.3%、表面活性劑0.005?0.2%、0.001-1 %唑類添加劑及余量水，所述過硫化物和氯化物的重量百分比之和為0.01?0.5%。
2.根據權利要求1所述的新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物，其特征在于，所述組合物的組分及重量百分比分別為:過氧化氫10?20%、H2S040.3?3%、過硫化物、氯化物、過氧化氫穩(wěn)定劑0.01?0.1%、金屬絡合劑0.01?0.1%、表面活性劑0.01?0.1%、0.005-0.5%唑類添加劑及余量水，所述過硫化物和氯化物的重量百分比之和為0.03?0.3%。
3.根據權利要求1或2所述的新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物，其特征在于，所述過硫化物為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸氫鉀中的一種，所述氯化物為氯化鉀或氯化銨。
4.根據權利要求1或2所述的新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物，其特征在于，所述過氧化氫穩(wěn)定劑為磷酸鹽、甘醇類化合物或胺類化合物。
5.根據權利要求1或2所述的新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物，其特征在于，所述金屬絡合劑為氨基羧酸鹽類金屬絡合劑。
6.根據權利要求5所述的新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物，其特征在于，所述金屬絡合劑為選自氨三乙酸鹽、乙二胺四乙酸鹽、二乙烯五乙酸鹽、氨三乙酸、亞氮基二乙酸、肌氨酸、丙氨酸、谷氨酸、氨基丁酸和甘氨酸中的至少一種。
7.根據權利要求1或2所述的新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物，其特征在于，所述表面活性劑為非離子表面活性劑。
8.根據權利要求7所述的新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物，其特征在于，所述表面活性劑為脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦和聚山梨酯中的至少一種。
9.根據權利要求8所述的新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物，其特征在于，所述唑類為選自IH-苯并三唑、5-甲基-1-苯并三唑、3-氨基-1H-三唑、IH-四唑、5-甲基-1H-四唑、5-苯基-1H-四唑的至少一種。
10.一種新型TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的蝕刻方法，其特征在于，采用權利要求1至8中任意一項所述的TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物對薄膜晶體管銅鑰金屬層疊薄膜進行蝕刻，所述TFT銅鑰層疊膜蝕刻液組合物的蝕刻溫度為20?50°C。
【文檔編號】C23F1/18GK104480469SQ201410759948
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權日:2014年12月12日
【發(fā)明者】戈士勇 申請人:江陰潤瑪電子材料股份有限公司