蝕刻劑組合物和制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法
【專利摘要】公開了蝕刻劑組合物和制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法，所述蝕刻劑組合物能將非晶硅薄層(n+a?Si:H)或金屬氧化物層、以及包括銅層和銅合金層中的至少一個和鈦層和鈦合金層中的至少一個的多層一步濕法蝕刻，因此減少總加工時間和制造成本。
【專利說明】
蝕刻劑組合物和制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及蝕刻劑組合物和制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法。
【背景技術】
[0002] 用于驅動半導體裝置或平板顯示器的電子電路通常由薄膜晶體管(TFT)例示。TFT 的制造通常包括:在基板上形成用于柵極線和數(shù)據(jù)線的金屬層，在所述金屬層的選定區(qū)域 上形成光致抗蝕劑和使用所述光致抗蝕劑作為掩模蝕刻金屬層。
[0003] -般地，用于柵極線和數(shù)據(jù)線的材料包括:含有具有高電導率和低電阻的銅的銅 單層或銅合金層，W及與上述銅層具有優(yōu)異的界面粘合性的金屬氧化物層。為了提高TFT的 性能，目前金屬氧化物層由氧化嫁、氧化銅、氧化鋒或其混合物制成。
[0004] 在運方面，韓國專利申請公開No. 2012-0138290公開了用于蝕刻銅/鐵層的蝕刻劑 組合物，其包括過硫酸鹽、氣化合物、無機酸、環(huán)胺化合物、橫酸、有機酸和有機酸鹽中的至 少一種和余量的水。當使用上述蝕刻劑蝕刻銅/鐵層時，柵極線或圖案得W保留，此外，可W 得到高的蝕刻速率和低的隨時間變化，但不能蝕刻非晶娃薄層(n+a-Si:H)，不利地招致工 藝局限性，其需要附加的干法蝕刻工藝。
[0005] [引用列表]
[0006] [專利文獻]
[0007] 韓國專利申請公開No. 2012-0138290

【發(fā)明內容】

[000引因此，銘記相關領域中遇到的問題作出了本發(fā)明，且本發(fā)明的目的是提供蝕刻劑 組合物，其能將非晶娃薄層(n+a-Si:H)或金屬氧化物層、W及包括銅層和銅合金層中的至 少一個和鐵層和鐵合金層中的至少一個的多層一步濕法蝕刻。
[0009] 本發(fā)明提供蝕刻劑組合物，適用于對包括銅層和銅合金層中的至少一個和鐵層和 鐵合金層中的至少一個的多層、W及非晶娃薄層(n+a-Si:H)或金屬氧化物層進行一步濕法 蝕刻，所述蝕刻劑組合物包括：0.5-20wt %的過硫酸鹽，0.01-2 . Owt %的氣化合物，1- lOwt %的硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其混合物，0.5-5wt %的環(huán)胺化合物，0.1-lOwt %的選 自包括乙酸、巧樣酸、丙二酸、乳酸和蘋果酸的有機酸及其鹽中的至少一種，〇.l-3wt%的橫 酸，0.1 -3wt %的硫酸銅，和余量的水。
[0010] 在示例性實施方式中，所述過硫酸鹽可W包括選自過硫酸鐘化2S208)、過硫酸鋼 (Na2S2〇8)和過硫酸錠（（NH4)2S208))中的至少一種。
[0011] 在另一例示性實施方式中，所述氣化合物可W包括選自氣化錠、氣化鋼、氣化鐘、 氣化氨錠、氣化氨鋼和氣化氨鐘中的至少一種。
[0012] 在又一例示性實施方式中，所述環(huán)胺化合物可W包括選自氨基四挫、咪挫、嗎I噪、 嚷嶺、化挫、化晚、喀晚、化咯、化咯燒和化咯嘟中的至少一種。
[0013] 在又一例示性實施方式中，所述金屬氧化物層可W是氧化銅嫁鋒層。
[0014]此外，本發(fā)明提供制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法，其包括:a)在基板上形 成柵電極;b)在包括所述柵電極的基板上形成柵極絕緣層；C)在所述柵極絕緣層上形成半 導體層(n+a-Si:H);d)在所述半導體層上形成源電極和漏電極;和e)形成連接至所述漏電 極的像素電極，其中a)或d)包括使用上述蝕刻劑組合物進行蝕刻，因此形成柵電極、或源電 極和漏電極。
[001引根據(jù)本發(fā)明，蝕刻劑組合物能將非晶娃薄層(n+a-Si:H)或金屬氧化物層、W及包 括銅層和銅合金層中的至少一個和鐵層和鐵合金層中的至少一個的多層一步濕法蝕刻，因 此減少總加工時間和制造成本。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)點將從W下結合附圖的詳細描述中更清晰地 被理解，其中：
[0017]圖1表示使用掃描電子顯微鏡(SEM化現(xiàn)聯(lián)例中對蝕刻特性的評價結果;和
[0018] 圖2表示測試例中產生的熱的評價結果。
【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明設及蝕刻劑組合物和制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法。
[0020] 常規(guī)的用于蝕刻銅基層的蝕刻劑組合物用來使得僅有柵極線或源極線/漏極線被 濕法蝕刻，而置于它們下面的非晶娃薄層(n+a-Si:H)被干法蝕刻。在本發(fā)明中，為了簡化工 藝，蝕刻劑組合物含有預定量的硫酸銅，從而能將非晶娃薄層(n+a-Si:H)或金屬氧化物層、 W及包括銅層和銅合金層中的至少一個和鐵層和鐵合金層中的至少一個的多層一步濕法 蝕刻。
[0021] 在下文中，將給出本發(fā)明的詳細的描述。
[0022] 本發(fā)明論述了蝕刻劑組合物，其能將非晶娃薄層(n+a-Si:H)或金屬氧化物層、W 及包括銅層和銅合金層中的至少一個和鐵層和鐵合金層中的至少一個的多層一步濕法蝕 亥IJ，所述蝕刻劑組合物包括:0.5-20wt %的過硫酸鹽，0.01-2. Owt %的氣化合物，1-lOwt % 的硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其混合物，〇.5-5wt%的環(huán)胺化合物，O.l-lOwt%的選自包括 乙酸、巧樣酸、丙二酸、乳酸和蘋果酸的有機酸及其鹽中的至少一種，〇.l-3wt%的橫酸， 0.1 -3wt %的硫酸銅，和余量的水。
[0023] 基于蝕刻劑組合物的總重量，W0.5-20wt %的量含有過硫酸鹽。如果過硫酸鹽的 量小于0.5wt%，蝕刻速率可能降低并因此不能進行充分的蝕刻。另一方面，如果過硫酸鹽 的量超過20wt%，則蝕刻速率太快，因此使得難W控制蝕刻程度，從而過度蝕刻鐵層和銅 層。
[0024] 過硫酸鹽的例子可W包括過硫酸鐘化2S2〇8)、過硫酸鋼(化2S2〇8)、過硫酸錠（（畑4) 2S2化））和其兩種或更多種的混合物。
[0025] 氣化合物起到蝕刻鐵層并去除可能由于蝕刻而產生的殘余物的作用?；谖g刻劑 組合物的總重量，W0.01-2. Owt %的量含有氣化合物。如果氣化合物的量小于約0.0 lwt %， 則難W蝕刻鐵。另一方面，如果其量超過2.Owt%，由于蝕刻鐵而產生的殘余物可能增加。而 且，W大于2.Owt%的量使用氣化合物可能引起其上形成有鐵的玻璃基板W及鐵的蝕刻。
[0026] 氣化合物的例子可W包括氣化錠、氣化鋼、氣化鐘、氣化氨錠、氣化氨鋼、氣化氨鐘 和其兩種或更多種的混合物。
[0027] 硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其混合物用作輔助氧化劑。蝕刻速率可W通過改變硝 酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其混合物在蝕刻劑組合物中的量而控制。硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸 或其混合物可W與蝕刻劑組合物中的銅離子反應，因此防止銅離子的量增加從而防止蝕刻 速率減小?；谖g刻劑組合物的總重量，Wl-lOwt%的量含有硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其 混合物。如果硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其混合物的量小于Iwt%，則蝕刻速率可能減小，由 此達不到所需水平。另一方面，如果其量超過lOwt%，蝕刻金屬層時所使用的光敏層可能開 裂或剝離。在光敏層開裂或剝離的情況下，置于光敏層下方的鐵層或銅層可能被過度蝕刻。 [002引環(huán)胺化合物用作緩蝕劑?；谖g刻劑組合組的總重量，W0.5-5.Owt%的量含有環(huán) 胺化合物。如果環(huán)胺化合物的量小于0.5wt%，銅層的蝕刻速率可能增加，不利地承擔過度 蝕刻的風險。另一方面，如果其量超過5.Owt%，銅的蝕刻速率可能降低，使得不可能如期望 那樣進行蝕刻。
[0029] 環(huán)胺化合物的例子可W包括氨基四挫、咪挫、嗎隙、嚷嶺、化挫、化晚、喀晚、化咯、 化咯燒、化咯嘟和其兩種或更多種的混合物。
[0030] 還有，基于蝕刻劑組合物的總重量，W0.1-lOwt %的量含有選自包括乙酸、巧樣 酸、丙二酸、乳酸和蘋果酸的有機酸及其鹽中的至少一種。隨著蝕刻劑中有機酸的量增加， 蝕刻速率增加。鹽起到與其在蝕刻劑中的量成比例地減小蝕刻速率的作用。具體而言，有機 酸鹽起到馨合劑的作用，W形成與蝕刻劑組合物中的銅離子的絡合物，從而控制銅的蝕刻 速率。因此，當蝕刻劑中有機酸和有機酸鹽的量被適當調整時，可W控制蝕刻速率。
[0031] 如果有機酸和有機酸鹽的至少一種的量小于0.1 wt%，難W控制銅的蝕刻速率，不 利地引起過度蝕刻。另一方面，如果其量超過lOwt%，銅的蝕刻速率可能減小，并因此可能 增加蝕刻時間，因此，使能夠被處理的基板數(shù)目減小。
[0032] 橫酸起到增加待使用蝕刻劑處理的銅層的數(shù)目的作用。此外，該成分用作用于銅 的輔助氧化劑，不隨時間變化，并使化學品穩(wěn)定。橫酸可W是對甲苯橫酸或甲橫酸。
[0033] 硫酸銅起到增加非晶娃薄層(n+a-Si:H)的蝕刻速率的作用。基于蝕刻劑組合物的 總重量，W〇. l-3wt%的量含有硫酸銅。如果硫酸銅的量小于0.1 wt%，非晶娃薄層不能被有 效蝕刻。另一方面，如果其量超過3wt %，存在過度蝕刻的擔屯、。
[0034] 此外，本發(fā)明設及制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法，其包括:a)在基板上形 成柵電極;b)在包括所述柵電極的基板上形成柵極絕緣層；C)在所述柵極絕緣層上形成半 導體層(n+a-Si:H);d)在所述半導體層上形成源電極和漏電極;和e)形成連接至所述漏電 極的像素電極，其中a)或d)包括使用如上述的蝕刻劑組合物進行蝕刻工藝，因此形成柵電 極、或源電極和漏電極。用于液晶顯示器的陣列基板可W是薄膜晶體管(TFT)陣列基板。
[0035] 本發(fā)明通過W下僅W說明本發(fā)明為目的的實施例、比較例和測試例詳細說明，但 本發(fā)明不限于運些實施例、比較例和測試例，并可W被各種修改和改變。
[003引 實施例1-5和比較例1和2:蝕刻劑組合物的制備 [0037]使用下表1中所示的量(wt%)的成分制備蝕刻劑組合物。
[003引[表1]
[0039]
[0040] *APS:過硫酸錠
[0041 ] *AF:氣化錠
[0042] *ATZ:5-氨基四挫
[0043] *p-TSA:對甲苯橫酸
[0044] *A.A:乙酸錠
[0045] *AcOH:乙酸
[OOW 測試例:蝕刻特性的評價
[0047] (1)使用實施例1至5和比較例1和2的各個蝕刻劑組合物將依次形成了非晶娃薄層 (n+a-Si:H)和銅層的樣品蝕刻，且使用SEM觀察其蝕刻特性。將結果示于下表2中和圖1中。 [004引[表2]
[0049]
[0050] 從表巧日圖1明顯看出，當使用比較例1的不含硫酸銅(CuS化）（測定的60A對應于 誤差范圍）的蝕刻劑時，不發(fā)生蝕刻。在實施例1至5中，隨著硫酸銅的量增加，n+a-Si層的蝕 刻速率增加。
[0051 ]為了監(jiān)控有無 P-TSA時的產熱，將比較例1和2的蝕刻劑組合物保持在70°C的恒溫 下，然后添加 3000巧m的化/Ti粉末，并測定其溫度的變化。將結果示于下表3和圖2中。
[0化2][表 3]
[0化3]

[0054] 從表3和圖2明顯看出，當銅被溶解時無 p-TSA的蝕刻劑組合物產生大量的熱。
[0055] (2)使用實施例1至5和比較例1的各個蝕刻劑組合物，對依次形成有氧化銅嫁鋒 (IGZ0)層和銅層的樣品進行蝕刻，且使用SEM觀察其蝕刻特性。將結果示于下表4中。
[0化6][表 4]
[0化7]
[0058] 從表4明顯看出，隨著硫酸銅的量的增加，氧化銅嫁鋒(IGZ0)層的蝕刻速率增加。
[0059] 盡管本發(fā)明的優(yōu)選實施方式已用于說明目的而公開，但是本領域技術人員理解在 沒有脫離如所附權利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下各種修改、添加和替代是 可能的。
【主權項】
1. 蝕刻劑組合物，適用于對非晶硅薄層或金屬氧化物層、以及包括銅層和銅合金層中 的至少一個和鈦層和鈦合金層中的至少一個的多層的一步濕法蝕刻，所述蝕刻劑組合物包 括： 0 · 5-20wt %的過硫酸鹽， 0 · 01-2 · Owt %的氟化合物， Ι-lOwt%的硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸或其混合物， 0 · 5-5wt %的環(huán)胺化合物， O.l-lOwt%的選自包括乙酸、檸檬酸、丙二酸、乳酸和蘋果酸的有機酸及其鹽中的至少 一種， 0· l-3wt%的磺酸， 0. l-3wt %的硫酸銅，和 余量的水。2. 根據(jù)權利要求1所述的蝕刻劑組合物，其中所述過硫酸鹽包括選自過硫酸鉀、過硫酸 鈉和過硫酸銨中的至少一種。3. 根據(jù)權利要求1所述的蝕刻劑組合物，其中所述氟化合物包括選自氟化銨、氟化鈉、 氟化鉀、氟化氫銨、氟化氫鈉和氟化氫鉀中的至少一種。4. 根據(jù)權利要求1所述的蝕刻劑組合物，其中所述環(huán)胺化合物包括選自氨基四唑、咪 唑、R引噪、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、吡咯烷和吡咯啉中的至少一種。5. 根據(jù)權利要求1所述的蝕刻劑組合物，其中所述金屬氧化物層是氧化銦鎵鋅層。6. 制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法，其包括： a) 在基板上形成柵電極； b) 在包括所述柵電極的基板上形成柵極絕緣層； c) 在所述柵極絕緣層上形成半導體層； d) 在所述半導體層上形成源電極和漏電極;和 e) 形成連接至所述漏電極的像素電極， 其中a)或d)包括使用根據(jù)權利要求1所述的蝕刻劑組合物進行蝕刻，因此形成柵電極、 或源電極和漏電極。
【文檔編號】C09K13/08GK106010541SQ201610137538
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月10日
【發(fā)明人】劉仁浩, 南基龍, 李承洙
【申請人】東友精細化工有限公司