金屬配線蝕刻液組合物及利用其的金屬配線形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬配線蝕刻液組合物，更詳細(xì)地講，涉及蝕刻金屬膜而形成構(gòu) 成半導(dǎo)體電路的薄膜晶體管的柵極（gate)以及源極-漏極（source-drain)區(qū)域的金屬配 線蝕刻液組合物及利用該組合物的金屬配線形成方法（Etchant composition for metal wire and method for preparing metal wire using the same)〇
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著液晶顯示器（LCD)等平板顯示器面板的高質(zhì)量化、高清晰化、以及大面積化， 有必要提高顯示器面板的響應(yīng)速度。為此，在使用如下方法：該方法將構(gòu)成顯示器面板的 半導(dǎo)體電路的薄膜晶體管（Thin film Transistor，TFT)的柵極（Gate)以及源極-漏極 (Source-Drain，S/D)區(qū)域以非為現(xiàn)有的鉻和鋁及它們的合金的、電阻較低的銅金屬形成， 從而在柵極工作時(shí)提高源極-漏極之間的溝道（channel)形成速度。而且，為了提高上述 銅金屬膜與下部的玻璃基板或硅絕緣膜的粘接力并抑制銅向硅膜擴(kuò)散，在上述銅金屬膜的 下部混用鑰（Mo)、鑰合金（Mo-alloy)等中間金屬膜，但須去除上述鑰和鑰合金的殘?jiān)?，?避免后續(xù)模塊工藝中配線的短路所造成的驅(qū)動(dòng)不良等。就蝕刻上述金屬膜而形成金屬配線 (metal wire)的蝕刻液組合物而言，蝕刻速度要快，所蝕刻的金屬配線的蝕刻輪廓要優(yōu)良， 且基板的處理張數(shù)要多，而在要求滿足這些條件且在常溫下能夠穩(wěn)定保管的組合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 技術(shù)問(wèn)題
[0004] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)定性優(yōu)良的金屬配線蝕刻液組合物及利用該 組合物的金屬配線形成方法。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種蝕刻速度快、蝕刻輪廓優(yōu)良的金屬配線蝕刻液組 合物及利用該組合物的金屬配線形成方法。
[0006] 解決問(wèn)題技術(shù)方案
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種金屬配線蝕刻液組合物，其包含：15至25重 量％的過(guò)氧化氫；0. 1至1重量％的氟化合物；0. 5至3重量％的含有羧基的胺類；0. 1至1 重量％的唑類化合物；0. 01至2重量％的磷酸類化合物或其鹽；0. 1至3重量％的硫酸鹽； 以及，其余重量％的水。
[0008] 而且，本發(fā)明提供一種金屬配線形成方法，其包括：在基板上形成金屬膜的步驟； 在上述金屬膜上形成光致抗蝕劑圖案的步驟；以及，將上述光致抗蝕劑圖案用作掩模，并使 蝕刻液組合物與上述金屬膜接觸而蝕刻上述金屬膜的步驟，上述蝕刻液組合物包含：15至 25重量％的過(guò)氧化氫；0. 1至1重量％的氟化合物；0. 5至3重量％的含有羧基的胺類；0. 1 至1重量％的唑類化合物；0. 01至2重量％的磷酸類化合物或其鹽；0. 1至3重量％的硫酸 鹽；以及，其余重量％的水。
[0009] 有利效果
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的金屬配線蝕刻液組合物及利用該組合物的金屬配線形成方法，在須 一并蝕刻銅/鑰以及銅/鑰合金的雙重膜的金屬膜的配線形成中，使用以過(guò)氧化氫為主成 分的蝕刻液組合物，該過(guò)氧化氫能夠更長(zhǎng)時(shí)間維持高穩(wěn)定性及基于高穩(wěn)定性的蝕刻液的性 能，從而能夠快速蝕刻并能夠得到優(yōu)良的錐角和蝕刻輪廓。而且，去除下部膜即鑰或鑰合金 的殘?jiān)?，從而能夠避免后續(xù)模塊工藝中配線的短路所造成的驅(qū)動(dòng)不良等。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例和比較例的蝕刻特性的掃描電子顯微鏡照 片。
[0012] 圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的蝕刻液組合物的、隨保管天數(shù)的蝕刻特性 的掃描電子顯微鏡照片。
[0013] 圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的蝕刻液組合物的、對(duì)于處理張數(shù)的蝕刻性 能的掃描電子顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的金屬配線蝕刻液組合物是蝕刻銅（Cu)、鑰（Mo)、以及鑰合金 (Mo-alloy)等的金屬膜而形成半導(dǎo)體電路的金屬配線例如薄膜晶體管的柵極電極以及源 極-漏極電極的組合物，上述金屬配線蝕刻液組合物包含：15至25重量％的過(guò)氧化氫；0. 1 至1重量％的氟化合物；0. 5至3重量％的含有羧基的胺類；0. 1至1重量％的唑類化合物； 0. 01至2重量％的磷酸類化合物或其鹽；0. 1至3重量％的硫酸鹽；以及，其余重量％的水 性介質(zhì)（在本發(fā)明中，根據(jù)需要簡(jiǎn)稱為"水"）。
[0016] 用于本發(fā)明的蝕刻液組合物的上述過(guò)氧化氫是金屬膜的氧化劑，例如，其按照下 述反應(yīng)式1對(duì)含有銅（Cu)的金屬膜進(jìn)行氧化和蝕刻，上述過(guò)氧化氫的含量相對(duì)于蝕刻液組 合物的總量為15至25重量％，優(yōu)選為17至24重量％，更好為19至23重量％。若上述過(guò) 氧化氫的含量過(guò)少則存在不能充分地蝕刻金屬膜的危險(xiǎn)，若過(guò)量則在用作保護(hù)膜的光致抗 蝕劑膜與金屬膜的界面發(fā)生浸蝕，從而存在導(dǎo)致錐角（Taper Angle)過(guò)小的危險(xiǎn)，而且還存 在銅金屬膜被過(guò)度蝕刻的危險(xiǎn)。
[0017] 反應(yīng)式1
[0018] Cu+H202 - CuCHH2O
[0019] 在對(duì)雙重膜的下部膜即包括鑰金屬膜和鑰合金膜的金屬膜進(jìn)行蝕刻時(shí)有可能產(chǎn) 生殘?jiān)?，上述氟化合物用作上述殘?jiān)娜コ齽┘拔g刻速度調(diào)節(jié)劑。作為上述氟化合物的具 體例，有 HF(氫氟酸）、NaF、NaHF2、NH4F(氟化銨）、NH4HF 2、NH4BF4、KF、KHF2、AlF3、HBF 4、LiF4、 KBF4、CaF2、以及它們的混合物等。上述氟化合物的含量相對(duì)于蝕刻液組合物總量為0. 1至 1重量％，優(yōu)選為0. 11至0.8重量％，更好為0. 12至0.5重量％。若上述氟化合物的含量 小于0. 1重量％則金屬膜的蝕刻速度變慢而存在產(chǎn)生殘?jiān)奈ｋU(xiǎn)，若超過(guò)1重量％則有可 能損傷金屬配線形成的玻璃等的基板以及與金屬配線一起形成的包含硅的絕緣膜。
[0020] 上述含有羧基的胺類，在蝕刻銅金屬時(shí)與初級(jí)銅離子進(jìn)行配體結(jié)合而起著增加蝕 刻液的處理張數(shù)的作用。作為上述含有羧基的胺類的具體例，有丙氨酸（alanine)、氨基丁 酸（aminobutyric acid)、谷氨酸（glutamic acid)、亞氨基二乙酸（iminodiacetic acid)、 氨三乙酸（nitrilotriacetic acid)、以及它們的混合物等。上述含有羧基的胺類的含量 相對(duì)于蝕刻液組合物總量為〇. 5至3重量％，優(yōu)選為1至2. 5重量％，更好為1. 3至2. 0重 量％。若上述含有羧基的胺類的含量小于0. 5重量％則存在基板的處理張數(shù)有可能減少的 危險(xiǎn)，若超過(guò)3重量％則使鑰和鑰合金的蝕刻速度變慢而存在殘?jiān)a(chǎn)生的危險(xiǎn)。
[0021] 上述唑類化合物（環(huán)狀胺化合物），在包括銅膜的雙重或多重金屬膜（例如， 銅膜和鑰膜的雙重膜）的蝕刻中，抑制銅膜的蝕刻而調(diào)節(jié)上部的銅膜和下部的其他金屬 膜的蝕刻速度。而且，上述唑類化合物減少通過(guò)蝕刻而形成的金屬配線的切割尺寸損失 (cut dimension loss, CD loss),使得所形成的金屬配線能夠有效地用作柵極線和數(shù)據(jù) 線。上述唑類化合物是含有氮原子的5元雜環(huán)（5-membered heterocyclic ring)化合 物，例如為苯并三唑（benzotriazole)、氨基四唑（aminotetrazole，CH3N 5)、氨基四唑鉀鹽 (aminotetrazole of potassium salt)、咪唑（imidazole)、批唑（pyrazole)、以及它們