專利名稱：蝕刻劑以及使用該蝕刻劑制造液晶顯示器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蝕刻劑和使用該蝕刻劑制造液晶顯示器(LCD)的方法，更具體地，涉及一種用于將透明導(dǎo)電氧化物層圖樣化的蝕刻劑和使用該蝕刻劑制造LCD的方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)是最為最廣泛地使用的平板顯示器之一，其包括兩個(gè)具有電極的面板和插入兩個(gè)面板之間的液晶層。施加在電極上的電壓使得液晶分子重新排列，從而調(diào)節(jié)入射光的透射量。在各種類型的LCD中，將多個(gè)像素電極在兩個(gè)面板中的一個(gè)上排列為矩陣形式，并且公共電極覆蓋另一個(gè)面板的整個(gè)表面。場(chǎng)生成電極可通過將透明導(dǎo)電氧化物層(例如，由氧化銦、氧化銦錫(ITO)、或氧化銦鋅(IZO)制成)圖樣化來形成。當(dāng)含有ITO的透明導(dǎo)電氧化物層進(jìn)行退火以使ITO結(jié)晶并隨后進(jìn)行圖樣化時(shí)，可使用含有強(qiáng)酸(例如氯化鐵或王水)的蝕刻劑。但是，這種基于王水的蝕刻劑會(huì)損壞在下面的層。此外，在高溫處理的過程中，大量的蝕刻劑會(huì)被蒸發(fā)，有害地改變了蝕刻劑的組成，并且也污染了工作環(huán)境。
代替在透明導(dǎo)電氧化物ITO層圖樣化之前對(duì)其進(jìn)行退火以使其結(jié)晶來制備場(chǎng)電極(field electrode)，可以首先利用包括草酸的蝕刻劑將非晶ITO涂層圖樣化，然后進(jìn)行退火以形成場(chǎng)電極?；诓菟岬奈g刻劑即使在低溫下也可以提供高的蝕刻速率，而不會(huì)損壞在下面的Cr、Al、或Mo層。但是，基于草酸的蝕刻劑通過將固體草酸溶解于水中來制備，而草酸具有較低的水溶性，并且不易溶解。因此，在管道(pipe)、噴嘴(nozzle)、閥門、或泵上會(huì)形成草酸沉積物，從而縮短了裝置(器件)的使用壽命或使其失效。可以采用可選的基于王水或氯化鐵的蝕刻劑，但是這些蝕刻劑也會(huì)損壞在下面的層，改變其組成或污染工作環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種改良的蝕刻劑和制造LCD的方法，用于將透明導(dǎo)電氧化物層圖樣化，其具有取決于透明導(dǎo)電氧化物層的更廣泛的用途，并且不會(huì)損壞在下面的層。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于透明導(dǎo)電氧化物層的蝕刻劑，其包括2-15wt％(重量百分比)的硫酸，0.02-10wt％的堿金屬的硫酸氫鹽，以及余量的去離子水。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，蝕刻劑可以包括上述物質(zhì)與0.02-10wt％的輔助氧化劑(auxiliary oxidizer)NS和0.01-5wt％的輔助抑制劑(auxiliary inhibitor)以及余量的去離子水。


本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過結(jié)合附圖對(duì)其優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述而變得更加明顯，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的液晶顯示器(LCD)的布局圖。
圖2是沿圖1的IIa-IIa’線和IIb-IIb’線的剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的LCD的薄膜晶體管(TFT)面板的布局圖；圖4和圖5是沿圖3的IVa-IVa’線和IVb-IVb’線的剖視圖；
圖6是在圖5之后的步驟(stage)中的TFT面板的布局圖；圖7是沿圖6的VIIa-VIIa’線和VIIb-VIIb’線的剖視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的LCD的彩色濾光片(colorfilter)面板的布局圖；圖9和圖10是沿圖8的IX-IX’線的剖視圖；圖11是在圖8之后的步驟中的彩色濾光片面板布局圖；圖12是沿圖11的XII-XII’線的剖視圖；以及圖13是示出了由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑引起的對(duì)金屬層的試驗(yàn)損壞的結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于透明導(dǎo)電氧化物層的蝕刻劑(以下簡(jiǎn)稱為蝕刻劑)包括硫酸(H2SO4)、堿金屬硫酸氫鹽、以及水。硫酸在水溶液中表現(xiàn)出強(qiáng)酸性，并且用作蝕刻由銦的氧化物(例如，ITO或IZO)構(gòu)成的透明導(dǎo)電氧化物層的主氧化劑。如上所述，ITO層在退火后可具有晶體結(jié)構(gòu)，而未經(jīng)退火時(shí)則具有非晶結(jié)構(gòu)。構(gòu)成蝕刻劑總量的2-15wt％的硫酸是典型的。由于硫酸在水溶液中具有強(qiáng)酸性，所以無論ITO層具有晶體結(jié)構(gòu)還是非晶結(jié)構(gòu)，其都能夠蝕刻ITO層或IZO層。
使用堿金屬的硫酸氫鹽可為蝕刻劑提供優(yōu)異的蝕刻性能，同時(shí)防止對(duì)在下面的層(例如，金屬層)的損壞。硫酸氫鉀(KHSO4)可用作堿金屬的硫酸氫鹽，并且蝕刻劑中的堿金屬硫酸氫鹽的含量可以在0.02-10wt％的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑還可以包括用于協(xié)助硫酸起作用的輔助氧化劑。輔助氧化劑可以是選自由磷酸(H3PO4)、硝酸(HNO3)、乙酸(CH3COOH)、高氯酸(HClO4)、過氧化氫(H2O2)和過硫酸氫鉀制劑(oxone)構(gòu)成的組中的至少一種化合物。蝕刻劑中輔助氧化劑的含量可以在0.02-10wt％的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑還可以包括抑制劑(以下將簡(jiǎn)稱為輔助抑制劑)，其用于協(xié)助堿金屬硫酸氫鹽在防止損壞下面的層方面的作用，并同時(shí)提供了對(duì)于透明導(dǎo)電氧化物層的優(yōu)異的蝕刻性能。輔助抑制劑可以是選自包括例如CH3COONH4、NH4SO3NH2、NH4C6H5O2、NH4COONH4、NH4Cl、NH4H2PO4、NH4OOCH、NH4HCO3、H4NO2CCH2C(OH)(CO2NH4)CH2CO2NH4、NH4PF6、HOC(CO2H)(CH2CO2NH4)2、NH4NO3、(NH4)2S2O8、H2NSO3NH4、以及(NH4)2SO4的胺鹽的組中的至少一種化合物。輔助抑制劑的含量相對(duì)于蝕刻劑的總量可以在0.01-5wt％的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑還可以包括在本領(lǐng)域中通常用于提高蝕刻性能的添加劑。添加劑可以是但不限于表面活性劑、(多價(jià))螯合劑和緩蝕劑(腐蝕抑制劑)。表面活性劑用于通過減小表面張力來提高蝕刻的均勻性。例如，可以使用陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑、或非離子表面活性劑，或者例如，可以使用含氟的表面活性劑。螯合劑用于防止蝕刻劑中的金屬離子的沉淀。例如，螯合劑可以是多元羧酸(聚羧酸)、氨基乙酸(甘氨酸)、或氨三乙酸的衍生物。緩蝕劑用于防止腐蝕由金屬制成的下面的層。例如，緩蝕劑可以是鉻酸鹽、磷酸鹽、或硅酸鹽。這里，添加劑的用量可以在相對(duì)于蝕刻劑總量的0.0001-0.01wt％的范圍內(nèi)。為了提高根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑的蝕刻性能，可以使用本領(lǐng)域中已知的各種添加劑。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑包括水，作為除了諸如硫酸、堿金屬硫酸氫鹽、輔助氧化劑、輔助抑制劑、和/或添加劑的物質(zhì)之外的余量物質(zhì)(remainder)。蝕刻劑的總量是100wt％。水可以是但不限于處于去除了水中離子的狀態(tài)下的具有18MΩ/cm的電阻率的去離子水。
為了制備該蝕刻劑，可以將硫酸、堿金屬硫酸氫鹽、輔助氧化劑、輔助抑制劑、和/或添加劑混和加入諸如去離子水的水中，或者事先制備好這些物質(zhì)的溶液，然后混和。但是，蝕刻劑的制造方法和混和順序并不是特定的。
以下將描述使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑來制造LCD的方法。首先，將參照?qǐng)D1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的LCD。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的液晶顯示器(LCD)的布局圖，圖2是沿圖1的IIa-IIa′線和IIb-IIb′線的剖視圖。LCD包括第一基板110、與第一基板110相對(duì)的第二基板210、以及插入第一基板110和第二基板210之間并且垂直于第一基板110和第二基板210排列的包括液晶分子的液晶層3。
像素電極190是由諸如晶體的或非晶的ITO和IZO的透明導(dǎo)電氧化物材料制成并具有開口(cutout，切口)191、192和193的場(chǎng)生成電極(field generating electrode)，其形成于包括諸如玻璃的透明絕緣材料的第一基板110之上。每一個(gè)像素電極190都連接至薄膜晶體管(TFT)，并且將圖像信號(hào)電壓施加在每一個(gè)像素電極190上。這里，TFT連接至傳送掃描信號(hào)的柵極線121和傳送圖像信號(hào)的數(shù)據(jù)線171，以接通或斷開像素電極190。下部的偏振片(未示出)附著在第一基板110的下面。這里，就反射LCD而言，像素電極190可以不包括透明材料，且下部偏振片可以不是必需的。用于防止光泄漏的黑色矩陣(或黑底)220、紅色/綠色/藍(lán)色(RGB)彩色濾光片230、以及公共電極270(其是由諸如晶體的或非晶的ITO和IZO的透明導(dǎo)電氧化物材料制成的場(chǎng)生成電極)形成于由諸如玻璃的透明絕緣材料制成的第二基板210之下。這里，開口271、272和273形成于公共電極270中。黑色矩陣220不僅可以沿像素區(qū)的周邊形成，也可以在與公共電極270的開口271、272和273重疊的區(qū)域中形成，從而防止由開口271、272和273導(dǎo)致的光泄漏。
以下將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的LCD。在第一基板110上形成的柵極布線包括在橫向方向上延伸的柵極線121、連接至柵極線121的端部以接收來自外部的柵極信號(hào)并將其傳送至柵極線121的柵極焊盤125、以及連接至柵極線121的突出的TFT的柵電極123。柵極布線還包括與柵極線121平行地形成的存儲(chǔ)電極線131、以及連接至存儲(chǔ)電極線131并且通過水平存儲(chǔ)電極133c彼此相互連接的兩個(gè)存儲(chǔ)電極133a和133b。存儲(chǔ)電極線131和存儲(chǔ)電極133a、133b和133c的外形和排列可以改變，并且其不能在由像素電極190與柵極線121的重疊所導(dǎo)致的充足的存儲(chǔ)電容的情況下形成。
柵極布線可以具有包括基于鋁的金屬(例如鋁(Al)或鋁合金)的導(dǎo)電層的單層結(jié)構(gòu)、或者該導(dǎo)電層或包括鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、以及其合金(其相對(duì)于導(dǎo)電層上諸如ITO或IZO的其他材料，具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和電接觸特性)的其它導(dǎo)電層的多層結(jié)構(gòu)(未示出)。柵極絕緣層140在第一基板110和柵極布線上由氮化硅(SiNx)形成。數(shù)據(jù)布線形成于柵極絕緣層140之上。數(shù)據(jù)布線包括在縱向方向上形成并且與柵極線121相交以限定像素的數(shù)據(jù)線171、作為數(shù)據(jù)線171的分支的源電極173、靠近源電極173形成的漏電極175、以及在數(shù)據(jù)線171的端部的數(shù)據(jù)焊盤179。與柵極線121重疊的跨接部金屬元件(bridge portion metal element)172形成于柵極絕緣層140之上。
數(shù)據(jù)布線可以具有包括基于鋁的金屬(例如鋁(Al)或鋁合金)的導(dǎo)電層的單層結(jié)構(gòu)、或者該導(dǎo)電層和包括鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)及其合金(其相對(duì)于導(dǎo)電層上諸如ITO或IZO的其他材料，具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和電接觸特性)的其它導(dǎo)電層的多層結(jié)構(gòu)(未示出)。
柵極絕緣層140在第一基板110和柵極互連線上由氮化硅(SiNx)形成。數(shù)據(jù)互連線形成于柵極絕緣層140之上。數(shù)據(jù)互連線包括在縱向方向上形成并且與柵極線121相交以限定像素的數(shù)據(jù)線171、作為數(shù)據(jù)線171的分支的源電極173、靠近源電極173形成的漏電極175、以及在數(shù)據(jù)線171的端部的數(shù)據(jù)焊盤179。與柵極線121重疊的跨接部金屬元件(bridge portion metal element)172形成于柵極絕緣層140之上。柵極互連線可以具有由鋁系金屬(例如鋁(Al)或鋁合金)制成的導(dǎo)電層的單層結(jié)構(gòu)、或者該導(dǎo)電層和由鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)及其合金(其相對(duì)于導(dǎo)電層上諸如ITO或IZO的其他材料具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和電接觸特性)的其它導(dǎo)電層的多層結(jié)構(gòu)(未示出)。
用作TFT的通道部分的半導(dǎo)體層151形成于源電極173和漏電極175之下。與通道部分半導(dǎo)體層151相連的數(shù)據(jù)線半導(dǎo)體層153形成于數(shù)據(jù)線171之下。為了降低源電極173和漏電極175與通道部分半導(dǎo)體層151之間的接觸電阻，在通道部分半導(dǎo)體層151和數(shù)據(jù)線半導(dǎo)體層153之上由其中重?fù)接衝型雜質(zhì)的硅化物或n+非晶氫化硅形成歐姆接觸層161。未定義的附圖標(biāo)號(hào)162表示數(shù)據(jù)焊盤歐姆接觸層。鈍化層180在數(shù)據(jù)線171上由諸如氮化硅的無機(jī)絕緣材料或諸如樹脂的有機(jī)絕緣材料形成。暴露漏電極175的接觸孔181形成于鈍化層180中。
像素電極190(其是具有開口191、192和193的場(chǎng)生成電極)形成于鈍化層180之上。像素電極190利用諸如晶體的或非晶的ITO或IZO的透明導(dǎo)電氧化物材料來形成。在像素電極190中形成的開口191、192和193包括水平開口192，在以縱向方向?qū)⑾袼仉姌O190分隔為上部和下部的位置上以橫向方向形成；以及分別在分隔開的像素電極190的上部和下部中傾斜地形成的傾斜開口191和193。這里，分隔開的像素電極190的上部和下部中的傾斜開口191和193彼此垂直，以便在各個(gè)方向上均勻地分布邊緣場(chǎng)(fringefield)。
存儲(chǔ)布線連接橋(connection bridge)91形成于鈍化層180之上，以便在柵極線121之上將存儲(chǔ)電極133a和存儲(chǔ)電極線131相連。存儲(chǔ)布線連接橋91通過形成于鈍化層180和柵極絕緣層140之上的接觸孔183和184接觸存儲(chǔ)電極133a和存儲(chǔ)電極線131。存儲(chǔ)布線連接橋91與跨接部金屬元件172重疊。存儲(chǔ)布線連接橋91電連接至第一基板110上的整個(gè)存儲(chǔ)布線。存儲(chǔ)布線可以用于修復(fù)柵極線121或數(shù)據(jù)線171，并且形成跨接部金屬元件172用于在輻照激光以進(jìn)行修復(fù)時(shí)實(shí)現(xiàn)(或補(bǔ)充)柵極線121與存儲(chǔ)布線連接橋91之間的電連接。
輔助柵極焊盤95和輔助數(shù)據(jù)焊盤97形成在鈍化層180之上。輔助柵極焊盤95通過形成于鈍化層180和柵極絕緣層140上方的接觸孔182連接至柵極焊盤125。輔助數(shù)據(jù)焊盤97通過形成于鈍化層180之上的接觸孔183連接至數(shù)據(jù)焊盤179。
用于防止光泄漏的黑色矩陣220形成于第二基板210之上。RGB彩色濾光片230形成于黑色矩陣220之上。保護(hù)層(overcoatlayer)250形成于RGB彩色濾光片230之上以使得由RGB彩色濾光片230形成的梯級(jí)(step)平坦化。公共電極270(其是具有開口271、272和273的場(chǎng)生成電極)形成于保護(hù)層250之上。公共電極270由諸如晶體或非晶ITO或IZO的透明導(dǎo)電材料制成。
相對(duì)于公共電極270的開口271、272和273，具有置于其間的開口191和192，并且包括與傾斜開口191和193平行的傾斜部、以及與像素電極190的側(cè)部重疊的折射部。這里，折射部被分隔為垂直折射部和水平折射部。
具有沿縱向方向排列的液晶分子的液晶層3設(shè)置在TFT面板和RGB彩色濾光片面板之間。在設(shè)置了TFT面板和彩色濾光片面板的情況下，像素電極190的開口191、192和193以及公共電極270的開口271、272和273將像素區(qū)劃分為多個(gè)小區(qū)域。
接著，將描述利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑制造LCD的方法。首先，將參照?qǐng)D3至圖7描述用于制造TFT面板的方法。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的LCD的薄膜晶體管(TFT)的布局圖。圖4和圖5是沿圖3的IVa-IVa′線和IVb-IVb′線的剖視圖。圖6是在圖5之后的步驟中的TFT面板的布局圖。圖7是沿圖6的VIIa-VIIa′線和VIIb-VIIb′線的剖視圖。如圖3和圖4所示，用于柵極布線的導(dǎo)電層形成于第一基板110之上。用于柵極布線的導(dǎo)電層可以具有包括基于鋁的金屬(例如鋁(Al)或鋁合金)的單層結(jié)構(gòu)、或者包括鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)及其合金(其相對(duì)于諸如ITO或IZO的其他材料具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和電接觸特性)的多層結(jié)構(gòu)(未示出)。將用于柵極布線的導(dǎo)電層圖樣化，以形成包括在橫向方向上延伸的柵極線121、柵電極123、柵極焊盤125、以及連接至與柵極線121平行地形成的存儲(chǔ)電極線131并且通過水平存儲(chǔ)電極133c相互連接的兩個(gè)存儲(chǔ)電極133a和133b的柵極布線。
接著，利用例如化學(xué)汽相沉積(CVD)法連續(xù)沉積由氮化硅形成的柵極絕緣層140、本征非晶硅層、以及摻雜的非晶硅層。在本征非晶硅層和摻雜的非晶硅層上進(jìn)行光蝕刻以便在柵電極123上的柵極絕緣層140之上形成通道部分半導(dǎo)體層151、連接通道部分半導(dǎo)體層151的數(shù)據(jù)線半導(dǎo)體層153、以及在半導(dǎo)體層151和153上的用于減小源電極173和漏電極175與通道部分半導(dǎo)體層151之間的接觸電阻的歐姆接觸層161。這里，還形成了數(shù)據(jù)焊盤歐姆接觸層162。用于數(shù)據(jù)布線的導(dǎo)電層形成在柵極絕緣層140之上。用于數(shù)據(jù)布線的導(dǎo)電層可以具有包括基于鋁的金屬(例如鋁(Al)或鋁合金)的單層結(jié)構(gòu)、或者包括鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)及其合金(其相對(duì)于諸如ITO或IZO的其他材料具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和電接觸特性)的多層結(jié)構(gòu)(未示出)。接著，將用于數(shù)據(jù)布線的導(dǎo)電層圖樣化，以形成包括與柵極線121相交的數(shù)據(jù)線171、連接至數(shù)據(jù)線171并且延伸至柵電極123之上的源電極173、連接至數(shù)據(jù)線171的端部的數(shù)據(jù)焊盤179、以及與源電極173隔開并且位于從柵電極123來看與源電極173相對(duì)的位置上以形成與柵極線121重疊的跨接部分金屬元件172的漏電極175的數(shù)據(jù)布線。
通過蝕刻歐姆接觸層未被數(shù)據(jù)布線覆蓋的部分，包括數(shù)據(jù)線171、源電極173、漏電極175和數(shù)據(jù)焊盤179的數(shù)據(jù)布線被分隔在柵電極123的兩側(cè)，并且使得半導(dǎo)體層151在歐姆接觸層163與165之間的部分暴露。這里，期望進(jìn)行氧等離子處理，以穩(wěn)定半導(dǎo)體層151暴露部分的表面。接著，通過沉積諸如氮化硅的無機(jī)絕緣層或者涂覆諸如基于丙烯酸的材料的有機(jī)絕緣層來形成鈍化層180。通過光蝕刻將柵極絕緣層140和鈍化層180圖樣化，以形成使柵極焊盤125、漏電極175和數(shù)據(jù)焊盤179暴露的接觸孔181、182和183。這里，接觸孔181、182和183可以具有角形或圓形的形狀。將柵極焊盤125和數(shù)據(jù)焊盤179暴露的每一個(gè)接觸孔的面積不超過2mm×60μm，例如，可以大于0.5mm×15μm。用于使存儲(chǔ)布線連接橋91接觸存儲(chǔ)電極線131和存儲(chǔ)電極133a、133b和133c的接觸孔也在這個(gè)步驟(stage)形成。
接著，如圖5所示，透明導(dǎo)電氧化物層185由諸如ITO或IZO的銦氧化物形成。例如，當(dāng)透明導(dǎo)電氧化物層185是利用濺射法由ITO形成時(shí)，濺射可以在約150℃或更低的溫度下進(jìn)行，例如，在室溫下進(jìn)行。在這樣的溫度下，包括ITO的透明導(dǎo)電氧化物材料不能被結(jié)晶，即，能夠具有非晶形態(tài)。在形成透明導(dǎo)電氧化物層185之前，可以在氮?dú)夥障逻M(jìn)行預(yù)熱，以防止在接觸孔181、182和183暴露的金屬層上形成金屬氧化物層。接著，將光刻膠層沉積在透明導(dǎo)電氧化物層185上，然后將其按照要求圖樣化，從而形成光刻膠層圖樣200。
如圖6和圖7所示，通過將透明導(dǎo)電氧化物層185上的光刻膠層圖樣200用作蝕刻掩模，形成通過第一接觸孔181連接至漏電極175的具有開口191、192和193的像素電極190，通過第二接觸孔182連接至柵極焊盤125的輔助柵極焊盤95，以及通過第三接觸孔183連接至數(shù)據(jù)焊盤179的輔助數(shù)據(jù)焊盤97。數(shù)據(jù)布線連接橋91也在這個(gè)步驟中形成。
為了蝕刻透明導(dǎo)電氧化物層185，可以使用包括下列物質(zhì)的蝕刻劑2-15wt％(重量百分比)的硫酸，用作主氧化劑；0.02-10wt％的堿金屬硫酸氫鹽，用于提供對(duì)透明導(dǎo)電氧化物層優(yōu)良的蝕刻性能，同時(shí)防止損壞下面的層(例如，存儲(chǔ)布線、漏電極、柵極焊盤、以及數(shù)據(jù)焊盤)；0.02-10wt％的輔助氧化劑，用于協(xié)助硫酸的作用；0.01-5wt％的輔助抑制劑，用于協(xié)助堿金屬硫酸氫鹽的作用；以及余量的去離子水。這里，硫酸氫鉀可以用作堿金屬硫酸氫鹽。輔助氧化劑可以是選自包括例如磷酸(H3PO4)、硝酸(HNO3)、乙酸(CH3COOH)、高氯酸(HClO4)、過氧化氫(H2O2)和過硫酸氫鉀制劑的組中的至少一種化合物。輔助抑制劑可以是選自例如包括諸如CH3COONH4、NH4SO3NH2、NH4C6H5O2、NH4COONH4、NH4Cl、NH4H2PO4、NH4OOCH、NH4HCO3、H4NO2CCH2C(OH)(CO2NH4)CH2CO2NH4、NH4PF6、HOC(CO2H)(CH2CO2NH4)2、NH4NO3、(NH4)2S2O8、H2NSO3NH4、以及(NH4)2SO4的胺鹽的組中的至少一種化合物。去離子水在去除了水中的離子的狀態(tài)下可以具有18MΩ/cm的電阻率。蝕刻劑中可以不包括輔助氧化劑和輔助抑制劑，并且可以進(jìn)一步包括用于改善蝕刻性能的其他添加劑。
用于利用蝕刻劑將透明導(dǎo)電氧化物層185圖樣化的蝕刻過程可以通過將蝕刻劑噴射在其上形成有光刻膠層圖樣200的透明導(dǎo)電氧化物層185上來進(jìn)行。蝕刻溫度可以保持在30-50℃的范圍內(nèi)。蝕刻時(shí)間可以利用終點(diǎn)探測(cè)器(EPD)來確定。例如，蝕刻時(shí)間可以在約20-100秒，優(yōu)選約60-100秒。
圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的LCD的彩色濾光片面板的布局圖，圖9和圖10是沿圖8的IX-IX′線的剖視圖，圖11是在圖8之后的步驟中的彩色濾光片面板布局圖，以及圖12是沿圖11的XII-XII’線的剖視圖。如圖8和圖9所示，在限定了其中顯示圖像的絕緣基板210的光透射區(qū)和用于阻擋光的光阻擋區(qū)之后，利用例如狹縫涂布工藝或旋轉(zhuǎn)涂布工藝來涂覆包括黑色感光材料的黑色光刻膠層。這里，黑色光刻膠層包括正光刻膠(其曝光部分通過顯影而被除去)和負(fù)光刻膠(其曝光部分保留)。將涂覆的光刻膠層利用掩模暴露于紫外(UV)線。這里，UV射線照射到的黑色感光材料的分子鍵被斷裂，并且減少了光透射區(qū)中黑色感光材料的分子的數(shù)量。UV射線未透射過的光阻擋區(qū)的黑色感光材料保持其分子狀態(tài)。然后使黑色光刻膠層顯影。由于顯影而具有減少了的分子數(shù)量的光刻膠層被除去，從而形成了僅存在于光阻擋區(qū)中的黑色矩陣220。彩色濾光片230形成于其中形成有黑色矩陣220的絕緣基板210之上。彩色濾光片230選擇性地過濾具有特定波長(zhǎng)的光。例如，通過涂覆包含顏料的感光材料、曝光、接著使得到的結(jié)構(gòu)顯影來形成彩色濾光片230。這里，可以首先形成彩色濾光片230之后形成黑色矩陣220。然后，將透明有機(jī)材料涂覆在其中形成有彩色濾光片230的絕緣基板210上，從而形成保護(hù)層250。保護(hù)層250用于除去黑色矩陣220和彩色濾光片230的梯級(jí)。
如圖10所示，透明導(dǎo)電材料(即，透明導(dǎo)電氧化物層265)在保護(hù)層250的整個(gè)表面上由諸如ITO和IZO的氧化銦形成。用于形成透明導(dǎo)電氧化物層的過程與用于制造TFT面板中的過程相同，故不給出其說明。在透明導(dǎo)電氧化物層265由ITO形成時(shí)，可以使用晶體或非晶ITO，例如，可以使用非晶ITO。接著，在透明導(dǎo)電氧化物成185上沉積光刻膠層，然后將其按照需要圖樣化，從而形成光刻膠層圖樣300。
接著，如圖11和12所示，通過將透明導(dǎo)電氧化物層265上的光刻膠層圖樣300用作蝕刻掩模來形成具有開口271、272和273的公共電極270。用于使透明導(dǎo)電氧化物層265圖樣化的蝕刻劑包括2-15wt％的硫酸、0.02-10wt％的堿金屬的硫酸氫鹽、0.02-10wt％的輔助氧化劑、0.01-5wt％的輔助抑制劑以及余量的去離子水。該蝕刻劑與形成TFT面板的像素電極中所使用的蝕刻劑相同，故不給出其說明。用于利用蝕刻劑將透明導(dǎo)電氧化物層265圖樣化的蝕刻過程可以通過將蝕刻劑噴射在形成有光刻膠層圖樣300的透明導(dǎo)電氧化物層265的表面上來進(jìn)行。這里，蝕刻溫度可以保持在約30-50℃。蝕刻時(shí)間可以是例如約20-100秒，優(yōu)選60-100秒。接著，再參照?qǐng)D1和圖2，在布置了TFT面板和彩色濾光片面板之后，將液晶3注入TFT面板和彩色濾光片面板之間?？蛇x地，在將液晶3滴在TFT面板和彩色濾光片面板中的一個(gè)上之后，布置TFT面板和彩色濾光片面板。雖然描述了作為實(shí)例的包括場(chǎng)生成電極中的開口的垂直配向(VA)模式的LCD及其制造方法，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于通過將由透明導(dǎo)電氧化物材料(例如，氧化銦)制成的透明導(dǎo)電氧化物層圖樣化而形成的各種模式的LCD的制造方法。
以下，將利用試驗(yàn)實(shí)例和比較實(shí)例更為詳細(xì)地描述本發(fā)明。但是，應(yīng)該理解，以下試驗(yàn)實(shí)例僅用于舉例說明本發(fā)明，本發(fā)明并不限于以下試驗(yàn)實(shí)例。首先，進(jìn)行以下試驗(yàn)以測(cè)量根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑對(duì)氧化銦材料的蝕刻速率。
試驗(yàn)實(shí)例1在將8wt％的硫酸(H2SO4)、5wt％的硫酸氫鉀(KHSO4)、以及5wt％的高氯酸(HClO4)(其全部在適合于半導(dǎo)體加工的梯度范圍內(nèi))混合并將25ppm的添加劑(來自Bayer的FT-248)加入混合物中之后，加入去離子水以使得蝕刻劑的總量達(dá)到100wt％，從而制得蝕刻劑。將蝕刻劑噴射在其中形成有厚度為1100的IZO層和形成于IZO層上的預(yù)定的光刻膠層圖樣的絕緣基板上，從而將IZO層圖樣化。這里，蝕刻過程在40℃下進(jìn)行20秒。結(jié)果在表1中示出。
試驗(yàn)實(shí)例2以與試驗(yàn)實(shí)例1相同方式進(jìn)行圖樣化，只是將蝕刻劑噴射在其中形成有厚度為550的非晶ITO層和形成于非晶ITO層上的預(yù)定的光刻膠層圖樣的絕緣基板上。結(jié)果在表1中示出。
比較實(shí)例1通過將5wt％的草酸與95wt％的去離子水混合來制備蝕刻劑。將蝕刻劑噴射在其中形成有厚度為1100的IZO層和形成于IZO層上的預(yù)定的光刻膠層圖樣的絕緣基板上，從而將IZO層圖樣化。這里，蝕刻過程在40℃下進(jìn)行20秒。結(jié)果在表1中示出。
比較實(shí)例2以與比較實(shí)例1相同方式進(jìn)行圖樣化，只是將蝕刻劑噴射在其中形成有厚度為550的非晶ITO層和形成于非晶ITO層上的預(yù)定的光刻膠層圖樣的絕緣基板上。結(jié)果在表1中示出。
比較實(shí)例3在將8wt％的硫酸(H2SO4)、7wt％的硝酸(HNO3)、以及1wt％的乙酸銨(其全部在適合于半導(dǎo)體加工的梯度范圍內(nèi))混合并將25ppm的添加劑(來自Bayer的FT0248)加入混合物中之后，加入去離子水以使得蝕刻劑的總量達(dá)到100wt％，從而制得蝕刻劑。將蝕刻劑噴射在其中形成有厚度為550的非晶ITO層和形成于非晶ITO層上的預(yù)定的光刻膠層圖樣的絕緣基板上，從而將非晶ITO層圖樣化。這里，蝕刻過程在40℃下進(jìn)行20秒。結(jié)果在表1中示出。
表1

如表1所示，當(dāng)比較利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑將IZO層圖樣化的試驗(yàn)實(shí)例1和利用包含草酸的蝕刻劑將IZO層圖樣化的比較實(shí)例1的蝕刻速率時(shí)，可以看出，試驗(yàn)實(shí)例1的蝕刻速率高于比較實(shí)例1的速率約71％。當(dāng)比較利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑將非晶ITO層圖樣化的試驗(yàn)實(shí)例2和利用包含草酸的蝕刻劑將非晶ITO層圖樣化的比較實(shí)例2的蝕刻速率時(shí)，可以看出，試驗(yàn)實(shí)例2的蝕刻速率高于比較實(shí)例2的蝕刻速率約55％。當(dāng)比較試驗(yàn)實(shí)例2和利用不具有堿金屬硫酸氫鹽的蝕刻劑將非晶ITO層圖樣化的比較實(shí)例3時(shí)，可以看出，試驗(yàn)實(shí)例2的蝕刻速率高于比較實(shí)例3的蝕刻速率約72％。
為了檢查金屬層是否被根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑所損壞，進(jìn)行了下列試驗(yàn)。
試驗(yàn)實(shí)例3將其中形成有厚度為0.2μm的鋁(Al)層的絕緣基板浸漬在與試驗(yàn)實(shí)例1相同的蝕刻劑中，并且觀察鋁層的損壞程度。這里，蝕刻溫度為約40℃。結(jié)果在圖13中示出。
比較實(shí)例4將其中形成有厚度為0.2μm的鋁(Al)層的絕緣基板浸漬在與比較實(shí)例1相同的蝕刻劑中，并且觀察鋁層的損壞程度。這里，蝕刻溫度為約40℃。結(jié)果在圖13中示出。
比較實(shí)例5將其中形成有厚度為0.2μm的鋁(Al)層的絕緣基板浸漬在與比較實(shí)例3相同的蝕刻劑中，并且觀察鋁層的損壞程度。這里，蝕刻溫度為約40℃。結(jié)果在圖13中示出。如圖13所示，在試驗(yàn)實(shí)例3與比較實(shí)例4和5中，鋁層在10分鐘內(nèi)未被蝕刻，但是在10分鐘后鋁層的蝕刻程度隨時(shí)間增加。蝕刻的程度在比較實(shí)例5中最大，在試驗(yàn)實(shí)例3中最小。因此，試驗(yàn)結(jié)果表明，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑對(duì)金屬層產(chǎn)生很小的損壞。此外，可以看出，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑對(duì)由銦氧化物形成的透明導(dǎo)電氧化物層具有優(yōu)異的蝕刻性能，同時(shí)對(duì)于比透明導(dǎo)電氧化物靠下的金屬層產(chǎn)生很小的損壞，從而可以有效地用于將透明導(dǎo)電氧化物層按照需求圖樣化。
如上所述，當(dāng)通過利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑將由氧化銦形成的透明導(dǎo)電氧化物層圖樣化來制造LCD時(shí)，無論氧化銦是晶體的或非晶的ITO和IZO，都可以利用該蝕刻劑來進(jìn)行圖樣化。而且，由于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蝕刻劑對(duì)透明導(dǎo)電氧化物層具有優(yōu)異的蝕刻性能，并且對(duì)在下面的層產(chǎn)生很小的損壞，可以提高LCD的制造效率。
在詳細(xì)描述的結(jié)尾，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了，在基本上不脫離本發(fā)明的原理的情況下，可以對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行多種改動(dòng)和修改。因此，本發(fā)明公開的優(yōu)選實(shí)施例僅僅用于一般性的和說明性的目的，而不用于限制的目的。
權(quán)利要求
1.一種用于透明導(dǎo)電氧化物層的蝕刻劑，包括2-15wt％的硫酸；0.02-10wt％的堿金屬硫酸氫鹽；以及余量的去離子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻劑，其中，所述堿金屬硫酸氫鹽包括KHSO4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻劑，還包括0.02-10wt％的輔助氧化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蝕刻劑，其中，所述輔助氧化劑是選自由H3PO4、HNO3、CH3COOH、HClO4、H2O2以及過硫酸氫鉀制劑組成的組中的至少一種化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻劑，還包括0.02-5wt％的輔助抑制劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蝕刻劑，其中，所述輔助抑制劑是選自由CH3COONH4、NH4SO3NH2、NH4C6H5O2、NH4COONH4、NH4Cl、NH4H2PO4、NH4OOCH、NH4HCO3、H4NO2CCH2C(OH)(CO2NH4)CH2CO2NH4、NH4PF6、HOC(CO2H)(CH2CO2NH4)2、NH4NO3、(NH4)2S2O8、H2NSO3NH4、以及(NH4)2SO4組成的組中的至少一種化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻劑，其中，所述透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化銦錫(ITO)和氧化銦鋅(IZO)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蝕刻劑，其中，所述氧化銦錫(ITO)為非晶氧化銦錫(ITO)。
9.一種用于透明導(dǎo)電氧化物層的蝕刻劑，包括2-15wt％的硫酸；0.02-10wt％的堿金屬硫酸氫鹽；0.02-10wt％的輔助氧化劑；0.01-5wt％的輔助抑制劑；以及余量的去離子水。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蝕刻劑，其中，所述堿金屬硫酸氫鹽包括KHSO4。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蝕刻劑，其中，所述輔助氧化劑是選自由H3PO4、HNO3、CH3COOH、HClO4、H2O2、以及過硫酸氫鉀制劑組成的組中的至少一種化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蝕刻劑，其中，所述輔助抑制劑是選自由CH3COONH4、NH4SO3NH2、NH4C6H5O2、NH4COONH4、NH4Cl、NH4H2PO4、NH4OOCH、NH4HCO3、H4NO2CCH2C(OH)(CO2NH4)CH2CO2NH4、NH4PF6、HOC(CO2H)(CH2CO2NH4)2、NH4NO3、(NH4)2S2O8、H2NSO3NH4、以及(NH4)2SO4組成的組中的至少一種化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蝕刻劑，其中，所述透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的蝕刻劑，其中，所述氧化銦錫(ITO)為非晶氧化銦錫(ITO)。
15.一種用于制造液晶顯示器(LCD)的方法，所述方法包括提供其中形成有透明導(dǎo)電氧化物層的絕緣基板；以及通過利用根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的蝕刻劑蝕刻所述透明導(dǎo)電氧化物層，將所述透明導(dǎo)電氧化物層圖樣化。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述蝕刻在30-50℃下進(jìn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述蝕刻進(jìn)行20-100秒。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述透明導(dǎo)電氧化物層包括氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述氧化銦錫(ITO)為非晶氧化銦錫(ITO)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于透明導(dǎo)電氧化物層的蝕刻劑以及利用該蝕刻劑制造液晶顯示器(LCD)的方法。該蝕刻劑包括2－15wt％(重量百分比)的硫酸、0.02－10wt％的堿金屬的硫酸氫鹽、以及余量的去離子水。
文檔編號(hào)C09K13/00GK1896822SQ20061009901
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者樸弘植, 金時(shí)烈, 鄭鐘鉉, 申原碩 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社