用于蝕刻氧化銦層的蝕刻劑組合物及使用其制作顯示基板的方法
【專利摘要】公開了用于蝕刻氧化銦層的蝕刻劑組合物及使用其制作顯示基板的方法，其中蝕刻劑組合物不包含對環(huán)境有害的硫酸，蝕刻后不產(chǎn)生殘留物，并且在蝕刻過程中不損害如由Cu，Ti，Mo或Al制成的下層。
【專利說明】
用于蝕刻氧化銅層的蝕刻劑組合物及使用其制作顯示基板的 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于蝕刻氧化銅層的蝕刻劑組合物及使用其制作顯示基板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，顯示面板包括具有作為用于驅(qū)動像素的開關(guān)元件的薄膜晶體管的顯示基 板。該顯示基板包括多個金屬圖案，并且該金屬圖案主要通過光刻形成。該光刻工藝包括在 將被刻蝕并在基板上存在的薄層上形成光致抗蝕劑層，曝光和顯影該光致抗蝕劑層W形成 光致抗蝕劑圖案，并使用光致抗蝕劑圖案作為蝕刻屏障用蝕刻劑蝕刻所述薄層，因此使薄 層圖案化。
[0003] 在蝕刻薄層的過程中，使用蝕刻劑去除與由光致抗蝕劑圖案暴露區(qū)域相應(yīng)的薄層 部分，而且暴露被去除薄層下方的下薄層。因此，暴露的下薄層接觸到蝕刻劑，不被期望地 由于蝕刻劑損害下薄層。
[0004] 用W蝕刻氧化銅層的蝕刻劑的例子可能包括王水類蝕刻劑(韓國專利申請公開號 1996-002903 )，氯化鐵類蝕刻劑(美國專利號5，456，795 )，和草酸蝕刻劑(韓國專利申請公 開號2000-0017470)，其可能具有高化學(xué)活性，因此易損害下薄層。為了解決此問題，公開了 (韓國專利申請公開號2005-0077451)用于蝕刻氧化銅層的蝕刻劑組合物，包括作為主要氧 化劑的硫酸和作為輔助氧化劑的硝酸或高氯酸。上述蝕刻劑組合物可能在蝕刻氧化銅層過 程中不損害包含侶-欽(Al-Nd),鋼(Mo)和銘(化)的下薄層。
[0005] 然而，使用上述蝕刻劑組合物蝕刻在由銅(化)制成的下層上形成的氧化銅層的情 況下，銅層表面被蝕刻劑組合物損害，并且由于對環(huán)境有害的硫酸的使用環(huán)境保護方面被 限制。
[0006] 【引用列表】
[0007] 【專利文獻】
[000引專利文件:韓國專利申請公開號1996-002903
[0009] U.S.專利號 5,456,795
[0010] 韓國專利申請公開號2000-0017470
[0011] 韓國專利申請公開號2005-0077451

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此，本發(fā)明考慮到相關(guān)技術(shù)中發(fā)生的問題，并且本發(fā)明的目的為提供即使不使 用對環(huán)境有害的硫酸，蝕刻后也不產(chǎn)生殘留物的蝕刻劑組合物，其不損害下層(Cu,Al ,Mo, Ti),并且具有改良的蝕刻特性。
[001 ；3 ]本發(fā)明提供用于蝕亥峰化銅層的蝕刻劑組合物，包括:3-1 Owt %的硝酸，3-1 Owt % 的橫酸，0. l-5wt %的阻蝕劑，0. l-5wt %的環(huán)胺化合物，和剩余部分的水。
[0014]在一實施方式中，橫酸可W包括選自由甲基橫酸、對甲苯橫酸、氨基橫酸，和糞酪 橫酸組成的組中的至少一個。
[0015] 在另一實施方式中，阻蝕劑可W包括選自由醋酸錠（CH3C00NH4)，氨基橫酸錠 (NH4SO3N此），苯二酪錠(NH4C6H4(0H)2)，氨基甲酸錠(N此C00NH4)，氯化錠(畑此1)，憐酸二氨 錠（畑4此P〇4)，甲酸錠（NH4C00H)，碳酸氨錠（NH祖C〇3)，巧樣酸錠（（H4NO2CC此C(0H)(C02NH4) C此CO2NH4)或（OC(CO2H) (C此CO2NH4) 2))，硝酸錠（NH4NO3)，過硫酸錠（（NH4) 2S2O8)，氨基橫酸 錠化NS化畑4)，和硫酸錠（（NH4) 2S〇4)組成的組中的至少一個。
[0016] 在又一實施方式中，環(huán)胺化合物可W包括選自由化咯類化合物，化挫類化合物，咪 挫類化合物，=挫類化合物，四挫類化合物，五挫類化合物，惡挫類化合物，異惡挫類化合 物，嚷挫類化合物和異嚷挫類化合物組成的組中的至少一個。
[0017] 此外，本發(fā)明提供制作顯示基板的方法，包括:在基板上形成包括柵電極，源極電 極和漏極電極的開關(guān)元件;在具有所述開關(guān)元件的基板上形成氧化銅層；和通過使用包括 3-1 Owt %的硝酸，3-1 Owt %的橫酸，0.1 -5wt %的阻蝕劑，0.1 -5wt %的環(huán)胺化合物，和剩余 部分的水的蝕刻劑組合物使氧化銅層圖案化形成連接至所述漏極電極的第一像素電極。
[0018] 在一實施方式中，橫酸可W包括選自由甲基橫酸、對甲苯橫酸、氨基橫酸，和糞酪 橫酸組成的組中的至少一個。
[0019] 此外，本發(fā)明提供制作顯示基板的方法，包括:在基板上形成包括柵電極，源極電 極和漏極電極的開關(guān)元件;形成直接連接至漏極電極并包括氧化銅層的第一像素電極;使 用包括3-lOwt %的硝酸，3-lOwt %的橫酸，0. l-5wt %的阻蝕劑，0. l-5wt %的環(huán)胺化合物， 和剩余部分的水的蝕刻劑組合物去除第一像素電極;和在第一像素電極被去除的基板上形 成直接連接至漏極電極的第二像素電極。
[0020] 在一實施方式中，橫酸可W包括選自由甲基橫酸、對甲苯橫酸、氨基橫酸，和糞酪 橫酸組成的組中的至少一個。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，用于蝕刻氧化銅層的蝕刻劑組合物不包含對環(huán)境有害的硫酸，蝕刻 后不產(chǎn)生殘留物，并且在蝕刻過程中不損害如由化，Ti, Mo,或Al制成的下層。
【附圖說明】
[0022] 本發(fā)明的上述和其他目的，特征和優(yōu)點將從W下結(jié)合附圖的詳細描述中更清楚地 被理解，其中：
[0023] 圖1示出當(dāng)使用實施例1的蝕刻劑時偵曬蝕刻的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；
[0024] 圖2示出當(dāng)使用實施例2的蝕刻劑時側(cè)面蝕刻的SEM圖；
[0025] 圖3示出當(dāng)使用實施例3的蝕刻劑時側(cè)面蝕刻的SEM圖；
[0026] 圖4示出當(dāng)使用實施例4的蝕刻劑時側(cè)面蝕刻的SEM圖；
[0027] 圖5示出當(dāng)使用實施例5的蝕刻劑時側(cè)面蝕刻的SEM圖；
[0028] 圖6示出當(dāng)使用實施例6的蝕刻劑時側(cè)面蝕刻的SEM圖；
[0029] 圖7示出當(dāng)使用比較例1的蝕刻劑時偵曬蝕刻的SEM圖；
[0030] 圖8示出當(dāng)使用比較例2的蝕刻劑時偵曬蝕刻的SEM圖；
[0031] 圖9示出當(dāng)使用實施例1的蝕刻劑時是否產(chǎn)生殘留物的SEM圖；
[0032] 圖10示出當(dāng)使用比較例1的蝕刻劑時是否產(chǎn)生殘留物的SEM圖；
[0033] 圖11示出當(dāng)使用實施例1的蝕刻劑時是否損害下層(化)的沈M圖；
[0034] 圖12示出當(dāng)使用比較例2的蝕刻劑時是否損害下層(化)的沈M圖；
【具體實施方式】
[0035] 本發(fā)明設(shè)及用于蝕刻氧化銅層的蝕刻劑組合物及使用其制作顯示基板的方法。一 般地，薄膜晶體管(TFT)陣列面板用作用于獨立驅(qū)動在液晶顯示器或有機電致發(fā)光顯示器 中的各個像素的電路基板。該薄膜晶體管陣列板包括柵極線或用于發(fā)射掃描信號的掃描信 號線，數(shù)據(jù)線或用于發(fā)射圖像信號的圖像信號線，連接至柵極線和數(shù)據(jù)線的薄膜晶體管，和 連接至薄膜晶體管的像素電極。在制造運種薄膜晶體管陣列面板中，在基板上形成用于柵 極線和數(shù)據(jù)線的金屬層，并且該金屬層然后被蝕刻。此后，在其上形成與連接至薄膜晶體管 的像素電極對應(yīng)的像素層。隨后涂布抗蝕劑并使光致抗蝕劑圖案化。因此，連接至像素層或 暴露的源極/漏極線或柵極線可能在使像素圖案化的過程中變形。為了解決運個問題，用于 像素的材料必須與用于柵極或源極/漏極的不同。用于像素的材料包括氧化銅層，如ITO或 IZ0。
[0036] 從傳統(tǒng)的用于氧化銅層的蝕刻劑組合物中排除對環(huán)境有害的硫酸的研究正在進 行。在強酸硫酸被排除的情況下，硝酸的量必須過度增加W提高像素蝕刻速率，并因此由于 氮(N)總量的增加造成強加于廢水處理的過度負擔(dān)。旨在解決此問題，在本發(fā)明中包含橫 酸。此外，根據(jù)本發(fā)明所述的蝕刻劑組合物在蝕刻后不產(chǎn)生殘留物，并且不損害如Cu, Ti, Mo，或Al制成的下層的蝕刻是可能的。
[0037] 在下文中，將給出本發(fā)明的詳細的描述。
[003引本發(fā)明提出用于蝕刻氧化銅層的蝕刻劑組合物，包括:3-10wt%的硝酸，3-lOwt% 的橫酸，0. l-5wt %的阻蝕劑，0. l-5wt %的環(huán)胺化合物，和剩余部分的水。
[0039] 在本發(fā)明中，硝酸為用于蝕刻包含銅的氧化銅層的主要成分，并且優(yōu)選使用基于 蝕刻劑組合物總重量的3-lOwt%的量。如果硝酸的量少于3wt%，不可能蝕刻氧化銅層，或 蝕刻速率非常低。另一方面，如果其量超過IOwt %，總蝕刻速率可能增大，但很難控制過程， 或要被處理的廢水量可能由于總氮(N)量的增加而增加。
[0040] 在本發(fā)明中，像硝酸一樣，橫酸為用于蝕刻包含銅的氧化銅層的主要成分。橫酸可 W包括選自由甲基橫酸、對甲苯橫酸、氨基橫酸，和糞酪橫酸組成的組中的至少一個，并且 優(yōu)選使用基于蝕刻劑組合物總重量的3-lOwt%的量。如果橫酸的量少于3wt%，由于硝酸的 限制使用很難增大氧化銅層的蝕刻速率，并且可能產(chǎn)生來自氧化銅層的殘留物。另一方面， 如果硫酸的量超過IOwt %，可能增大氧化銅層的蝕刻速率，并可能發(fā)生對如由Cu ,Al ,Mo，或 Ti制成的下層的損害增加。
[0041] 在本發(fā)明中，阻蝕劑可W阻止氧化銅層下方的下層被硝酸和橫酸損害。阻蝕劑可 W包括包含錠的化合物，并且優(yōu)選包括選自由醋酸錠(C出C00NH4)，氨基橫酸錠(NH4SO3N出）， 苯二酪錠(畑此6出(助〇2)，氨基甲酸錠(畑2C00NH4)，氯化錠(畑此1)，憐酸二氨錠(畑祉P〇4)， 甲酸錠(NH4COOH)，碳酸氨錠(NH4HCO3)，巧樣酸錠化4NO2CC出C(OH) (CO2NH4)C出CO2NH4)或(OC (CO抽)（C出CO2NH4)2))，硝酸錠(NH4NO3)，過硫酸錠（（NH4)2S2〇8)，氨基橫酸錠化NSO3NH4)，和 硫酸錠（(NH4)2S化)組成的組中的至少一個，并且優(yōu)選使用基于蝕刻劑組合物總重量的0.1- Swt %的量。如果阻蝕劑的量少于0.1 wt %，很難減少對如由Cu，Al，Mo，或Ti制成的下層產(chǎn)生 的損害。另一方面，如果其量超過5wt%，氧化銅層的蝕刻速率可能減小，使其不可能得到所 需性能。
[0042] 在本發(fā)明中，環(huán)胺化合物可W阻止氧化銅層下方的下層被硝酸和橫酸損害。環(huán)胺 化合物可W包括選自由由化咯類化合物，化挫類化合物，咪挫類化合物，=挫類化合物，四 挫類化合物，五挫類化合物，惡挫類化合物，異惡挫類化合物，嚷挫類化合物和異嚷挫類化 合物組成的組中的至少一個。優(yōu)選使用的=挫類化合物為苯并=挫，并且四挫類化合物可 W包括選自5-氨基四挫，3-氨基四挫和5-甲基四挫中的至少一個。環(huán)胺化合物優(yōu)選使用基 于蝕刻劑組合物總重量的0. l-5wt%的量。如果環(huán)胺化合物的量少于0.1 wt%，很難減少對 如由Cu，Al，Mo，或Ti制成的下層產(chǎn)生的損害。另一方面，如果其量超過5wt %，氧化銅層的蝕 刻速率可能減小，使其不可能得到所需性能。
[0043] 在蝕刻劑組合物中，水為去離子水，其適合于用在半導(dǎo)體加工中且具有18MQ/cm 或更高的電阻率?；谖g刻劑組合物的總重量，所使用的水量使得用于蝕刻氧化銅層的蝕 刻劑組合物的總量為IOOwt %。
[0044] 本發(fā)明所述的蝕刻劑組合物在蝕刻包括具有包括銅的金屬氧化物層的單層的金 屬氧化層線方面有效，并且不僅可W用于制作如液晶顯示器之類的平板顯示器，而且還用 于制作存儲器半導(dǎo)體顯示板。更進一步地，蝕刻劑組合物可W用于包括具有含銅金屬氧化 物層的單層的金屬氧化層線的其他電子設(shè)備的制造中。因此，本發(fā)明提出使用蝕刻劑組合 物制作顯示基板的方法。
[0045] 在本發(fā)明的一實施方式中，制作顯示基板的方法包括:在基板上形成包括柵電極， 源極電極和漏極電極的開關(guān)元件;在具有所述開關(guān)元件的基板上形成氧化銅層;和通過使 用包括3-lOwt %的硝酸，3-lOwt %的橫酸，0. l-5wt %的阻蝕劑，0. l-5wt %的環(huán)胺化合物， 和剩余部分的水的蝕刻劑組合物使氧化銅層圖案化形成連接至所述漏極電極的第一像素 電極。
[0046] 在本發(fā)明的另一實施方式中，制作顯示基板的方法包括:在基板上形成包括柵電 極，源極電極和漏極電極的開關(guān)元件;形成直接連接至漏極電極并包括氧化銅層的第一像 素電極;使用包括3-1 Owt %的硝酸，3-1 Owt %的橫酸，0.1 -5wt %的阻蝕劑，0.1 -5wt %的環(huán) 胺化合物，和剩余部分的水的蝕刻劑組合物去除第一像素電極;和在第一像素電極被去除 的基板上形成直接連接至漏極電極的第二像素電極。
[0047] 本發(fā)明通過W下實施例、比較例和測試?yán)辉斒?，其僅僅用于說明本發(fā)明，但本發(fā) 明不限于運樣的實施例、比較例和測試?yán)?，并可W被進行各種修改和改變。
[004引 實施例1-6和比較例1-5:蝕刻劑組合物的制備 [0049]使用W下表1中所示的成分的量制備蝕刻劑組合物。
[(K)加 ]表1 [0化1 ]
[0化2]
[0化3] *MSA:甲基橫酸 [0054] *p-TSA:對甲苯橫酸 [0055] *A.S:硫酸錠
[0化6] 地TA:苯并S挫
[0057] 測試?yán)?蝕刻特性評估
[0058] (1) IZO單層的側(cè)面蝕刻的評估
[0059] 將IZO層沉積在玻璃基板（100mm X 100mm)上。此后，制作具有預(yù)定圖案(通過光刻 在其上形成)的光致抗蝕劑的樣品。
[0060] 該樣品使用實施例1-6和比較例1-5的各個蝕刻劑組合物進行蝕刻。在蝕刻過程 中，使用噴霧蝕刻機化TC肥R(TFT)，由SEMES制造），蝕刻劑組合物的溫度設(shè)置為大約33°C， 而且蝕刻IZO層(90s)。測量側(cè)蝕長度。結(jié)果如下表2所示。
[0061] (2)殘留物的評價
[0062] 將IZO層沉積在玻璃基板（100mm X 100mm)上。此后，制作具有預(yù)定圖案(通過光刻 在其上形成)的光致抗蝕劑的樣品。
[0063] 該樣品使用實施例1-6和比較例1-5的各個蝕刻劑組合物蝕刻。在蝕刻過程中，使 用噴霧蝕刻機巧TCHER(TFT)，由SEMES制造），蝕刻劑組合物的溫度設(shè)置為大約33°C，而且蝕 亥IjIZO層(90s)。觀察蝕刻過程后露出的基板上是否留下IZO殘留物。結(jié)果如下表2所示。
[0064] (3)對下層損害的評價
[0065] 對于銅層，IZO層和光致抗蝕劑圖案依次形成于基板上的樣品，IZO層使用實施例 1 -6和比較例1 -5的各個蝕刻劑組合物蝕刻1 Omin，并且使用沈M觀察光致抗蝕劑圖案被去除 的IZO層的表面和暴露于蝕刻劑的銅層表面。結(jié)果如下表2所示。
[0066] 表 2 「nnA7l

[0068] 從表2明顯看出，實施例1-6既不產(chǎn)生蝕刻后殘留物又不對下層產(chǎn)生損害，并且發(fā) 生0.14WI1的側(cè)面蝕刻。同時，在使用的橫酸量不足的比較例1中，和不含橫酸的比較例3中， 氧化銅金屬層(IZO)的蝕刻速率減小，因此使其不可能實現(xiàn)如實施例1-6的側(cè)面蝕刻并產(chǎn)生 蝕刻后殘留物。更進一步地，在使用過量橫酸的比較例2中，氧化銅金屬層(IZO)的蝕刻速率 增大，使其不可能實現(xiàn)所需程度的側(cè)面蝕刻并引起對下層的損害。
[0069] 雖然本發(fā)明的優(yōu)選實施例已公開用于說明目的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解不背離 如所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的各種修改、添加和替換是可能的。
【主權(quán)項】
1. 用于蝕刻氧化銦層的蝕刻劑組合物，包括： 3-10wt%的硝酸， 3-10wt%的磺酸， 0.1-5wt%的阻蝕劑， 0. l-5wt %的環(huán)胺化合物，和 剩余部分的水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻劑組合物，其中所述磺酸包括選自由甲基磺酸、對甲苯磺 酸、氨基磺酸，和萘酚磺酸組成的組中的至少一個。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻劑組合物，其中所述阻蝕劑包括選自由CH3C00NH4， NH4SO3NH2, NH4C6H4(OH)2, NH2COONH4, NH4CI, NH4H2PO4, NH4COOH, NH4HCO3, H4NO2CCH2C(OH) (CO2NH4) CH2CO2NH4，OC (CO2H) (CH2CO2NH4) 2，NH4NO3，（ NH4) 2 S2〇8，H2NSO3NH4，和（NH4) 2 S〇4組成的 組中的至少一個。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻劑組合物，其中所述環(huán)胺化合物包括選自由吡咯類化合 物，吡唑類化合物，咪唑類化合物，三唑類化合物，四唑類化合物，五唑類化合物，惡唑類化 合物，異惡唑類化合物，噻唑類化合物和異噻唑類化合物組成的組中的至少一個。5. -種制作顯示基板的方法，包括： 在基板上形成包括柵電極，源極電極和漏極電極的開關(guān)元件； 在具有所述開關(guān)元件的基板上形成氧化銦層； 以及 通過使用包括3-10wt %的硝酸，3-10wt %的磺酸，0 · l-5wt %的阻蝕劑，0 · l-5wt%的環(huán) 胺化合物，和剩余部分的水的蝕刻劑組合物使氧化銦層圖案化形成連接至所述漏極電極的 第一像素電極。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述磺酸包括選自由甲基磺酸、對甲苯磺酸、氨基 磺酸，和萘酚磺酸組成的組中的至少一個。7. -種制作顯示基板的方法，包括： 在基板上形成包括柵電極，源極電極和漏極電極的開關(guān)元件； 形成直接連接至所述漏極電極并包括氧化銦層的第一像素電極； 使用包括3-10wt %的硝酸，3-10wt %的磺酸，0 · l-5wt %的阻蝕劑，0 · l-5wt%的環(huán)胺化 合物，和剩余部分的水的蝕刻劑組合物去除所述第一像素電極；以及 在所述第一像素電極被去除的基板上形成直接連接至所述漏極電極的第二像素電極。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述磺酸包括選自由甲基磺酸、對甲苯磺酸、氨基 磺酸，和萘酚磺酸組成的組中的至少一個。
【文檔編號】H01L27/12GK105938797SQ201610109143
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年2月26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