蚀刻剂组合物及使用其制造薄膜晶体管基板的方法转让专利
申请号 : CN201610213008.5
文献号 : CN106400016B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 安守民 , 金荣俊 , 朴弘植 , 鞠仁说 , 朴英哲 , 刘仁浩 , 李承洙 , 李钟文 , 林大成
申请人 : 三星显示有限公司 , 东友精细化工有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种蚀刻剂组合物,包含:
0.5wt%至20wt%的过硫酸盐,
0.01wt%至2wt%的含氟化合物,
1wt%至10wt%的无机酸,
0.5wt%至5wt%的环胺化合物,
0.1wt%至5wt%的含氯化合物,
0.1wt%至10wt%的脂族磺酸,
1wt%至20wt%的有机酸或有机酸盐,和水,
其中所述wt%为基于所述蚀刻剂组合物的总重量的重量百分比,其中所述过硫酸盐为选自由过硫酸钾和过硫酸钠组成的组中的至少一种,其中环胺化合物为选自5‑氨基四唑、咪唑、吲哚、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、吡咯烷、吡咯烷酮和5‑甲基四唑中的至少一种,其中所述含氯化合物为选自由盐酸、氯化钠、氯化钾、氯化铵、乙磺酰氯和甲磺酰氯组成的组中的至少一种,并且
其中所述脂族磺酸为选自由甲磺酸、乙磺酸和丙磺酸组成的组中的至少一种。
2.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物,其中所述含氟化合物为选自由氟化铵、氟化钠、氟化钾、氟氢化铵、氟氢化钠和氟氢化钾组成的组中的至少一种。
3.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物,其中所述无机酸为选自由硝酸、硫酸、磷酸和高氯酸组成的组中的至少一种。
4.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物,其中所述有机酸为选自由烟酸、乙酸、丁酸、柠檬酸、蚁酸、葡萄糖酸、乙醇酸、丙二酸、草酸、戊酸、磺基苯甲酸、磺基琥珀酸、磺基邻苯二甲酸、水杨酸、磺基水杨酸、苯甲酸、乳酸、甘油酸、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、异柠檬酸、丙烯酸、亚氨基二乙酸和乙二胺四乙酸组成的组中的至少一种。
5.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物,其中所述有机酸盐为选自由烟酸、乙酸、丁酸、柠檬酸、蚁酸、葡萄糖酸、乙醇酸、丙二酸、草酸、戊酸、磺基苯甲酸、磺基琥珀酸、磺基邻苯二甲酸、水杨酸、磺基水杨酸、苯甲酸、乳酸、甘油酸、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、异柠檬酸、丙烯酸、亚氨基二乙酸和乙二胺四乙酸的钾盐、钠盐和铵盐组成的组中的至少一种。
6.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物,进一步包含0.01wt%至3wt%的铜化合物,其中所述铜化合物选自由硫酸铜、氯酸铜和硝酸铜组成的组中的至少一种。
7.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物,其中所述蚀刻剂组合物的特征在于蚀刻包含钛基金属层的单层或包含钛基金属层和铜基金属层的双层。
8.一种制造薄膜晶体管基板的方法,所述方法包括:通过顺序地在第一绝缘基板上形成第一金属层,并且用如权利要求1‑7中任一项所述的蚀刻剂组合物蚀刻所述第一金属层的一部分,而形成包含栅极线和连接至所述栅极线的栅极的第一线部分;
在所述第一绝缘基板上形成栅极绝缘层;
通过在所述栅极绝缘层上形成第二金属层,并且用所述蚀刻剂组合物蚀刻所述第二金属层的一部分,而形成包含数据线、连接至所述数据线的源极以及与所述源极分离的漏极的第二线部分;
在所述第二线部分上形成钝化层;以及在所述钝化层上形成连接至所述漏极的像素电极,其中所述第一金属层和所述第二金属层包含含有钛的第一层,并且所述第一金属层和所述第二金属层包含含有铜的第二层。
9.如权利要求8所述的方法,其中所述薄膜晶体管基板进一步包含0.01wt%至3wt%的铜化合物,其中所述铜化合物为选自硫酸铜、氯酸铜和硝酸铜中的至少一种。
10.如权利要求8所述的方法,其中同时蚀刻所述第一层和所述第二层。
说明书 :
蚀刻剂组合物及使用其制造薄膜晶体管基板的方法
技术领域
背景技术
线的TFT。
的线是有限制的。同样,在金属蚀刻过程中可排放出环境污染物,例如不溶于水的沉淀物。
发明内容
层的过程中产生不溶于水的沉淀物。
约5wt%的环胺化合物、约0.1wt%至约5wt%的含氯化合物、约0.1wt%至约10wt%的脂族
磺酸、约1wt%至约20wt%的有机酸或有机酸盐、和水,其中wt%是基于所述蚀刻剂组合物
的总重量的重量百分比。
分而形成包括栅极线和连接至所述栅极线的栅极的第一线部分;在所述第一绝缘基板上形
成栅极绝缘层;通过在所述栅极绝缘层上形成第二金属层并且用所述蚀刻剂组合物蚀刻所
述第二金属层的一部分而形成包括数据线、连接至所述数据线的源极和与所述源极分离的
漏极的第二线部分;在所述第二线部分上形成钝化层;以及在所述钝化层上形成连接至所
述漏极的像素电极,其中所述第一金属层和所述第二金属层包括含钛的第一层,并且所述
第一金属层和所述第二金属层包括含铜的第二层,并且所述蚀刻剂组合物包含约0.5wt%
至约20wt%的过硫酸盐、约0.01wt%至约2wt%的含氟化合物、约1wt%至约10wt%的无机
酸、约0.5wt%至约5wt%的环胺化合物、约0.1wt%至约5wt%的含氯化合物、约0.1wt%至
约10wt%的脂族磺酸、约1wt%至约20wt%的有机酸或有机酸盐、和水,其中wt%是基于所
述蚀刻剂组合物的总重量的重量百分比。
附图说明
的原理。
具体实施方式
各种示例性实施方式。在其它情况下,众所周知的结构和装置以结构图的形式显示,以避免
不必要地使各种示例性实施方式不清楚。
层。然而,当元件或层被称为“直接在另一元件或层上”、“直接连接至”或“直接耦连至”另一
元件或层时,则不存在中间元件或层。为了本公开内容的目的,“X、Y和Z中的至少一种”和
“选自由X、Y和Z组成的组中的至少一种”可理解为仅X,仅Y,仅Z,或X、Y和Z中的两种或更多
种的任意组合,如例如,XYZ、XYY、YZ和ZZ。如本文所使用的,术语“和/或”包括相关的所列项
目的一种或多种的任意和全部组合。
元件、组分、区域、层和/或部分与另一种元件、组分、区域、层和/或部分。因此,在不背离本
公开内容的教导的情况下,以下讨论的第一元件、组分、区域、层和/或部分可以称为第二元
件、组分、区域、层和/或部分。
的关系。空间相关的术语旨在包含除了在附图中描述的方位之外的设备在使用、操作和/或
制造中的不同方位。例如,如果附图中的设备翻转,描述为在其它元件或特征“下面”或“下
方”的元件则将被定位于其它元件或特征的“上面”。因此,示例性术语“下面”可包含上面和
下面的方位。此外,设备可另外被定位(例如旋转90度或在其它方位上),照此,相应地理解
本文使用的空间描述语。
此外,当本说明书中使用术语“包含(comprises)”、“含有(comprising)”、“包括
(includes)”和/或“含有(including)”时,这些术语明确指出其所述的特征、整数、步骤、操
作、元件、组分和/或组的存在,而不排除一个或多个其它其特征、整数、步骤、操作、元件、组
分和/或组的存在或加入。
状的变化是意料之中的。因此,本文公开的示例性实施方式不应被理解为局限于特定的所
示的区域形状,而是包括由例如制造引起的形状的变化。例如,图示为长方形的植入区域通
常在其边缘处具有圆形或弧形特征和/或植入浓度的梯度,而不是植入区域到非植入区域
的二元变化。类似地,通过植入形成的隐埋区域可导致隐埋区域与通过隐埋区域发生植入
的表面之间的区域中的一些植入。因此,附图中所示的区域实际上是示意性的,并且它们的
形状不旨在说明装置的区域的实际形状,并且不旨在限制。
典中定义的术语,应被理解为具有与相关领域的语境中它们的含义一致的含义,并且不会
在理想化或过分的形式意义上被理解,除非本文中明确这样规定。
金属层的双层来形成金属接线。
至约5wt%的含氯化合物、约0.1wt%至约10wt%的脂族磺酸、约1wt%至约20wt%的有机酸
或有机酸盐、和作为余量的水。而且,蚀刻剂组合物可进一步包含约0.01wt%至约3wt%的
铜化合物。
种。
行蚀刻或者蚀刻速率可能是低的。当过硫酸盐的量大于约20wt%时,总蚀刻速率增加,使得
蚀刻过程不可控或难以控制。
化合物。例如,含氟化合物可包含选自由氟化铵、氟化钠、氟化钾、氟氢化铵、氟氢化钠和氟
氢化钾组成的组中的至少一种。
物产生。当含氟化合物的量大于2wt%时,可损坏在其上形成金属接线的玻璃基板以及包含
硅的绝缘层。
蚀刻速率可降低,导致蚀刻轮廓缺陷或残留物产生。当无机酸的量大于10wt%时,可发生
(或进行)过多蚀刻或者可产生光致抗蚀剂空隙。因此,由于蚀刻剂的侵入,在正在蚀刻的线
(例如,栅极线或数据线)上可发生短路。
吡咯啉和5‑甲基四唑中的至少一种。
度蚀刻。当环胺化合物的量大于5wt%时,在铜上进行的蚀刻的速率可降低。因此,在制造过
程中的蚀刻的时间段可增加,导致生产效率降低。
组合物中的环胺化合物和含氯化合物反应时,可形成不溶于水的沉淀物。例如,当铜离子与
氨基和氯离子反应时,可产生不溶于水的沉淀物,并且不溶于水的沉淀物可引起设备故障,
导致劣化的工艺产率。例如,一件设备的废水管可由于不溶于水的沉淀物而被堵塞。在这点
上,用于除去设备和管中的不溶于水的沉淀物的成本可增加,因为需要处理废水。当脂族磺
酸包含在蚀刻剂组合物中时,磺酸取代部分或全部氨基。因此,脂族磺酸可防止产生不溶于
水的沉淀物。
液是指在储存罐中储存的废液的状态。废液被储存在储存罐中直到收集到一定量。一旦收
集到适当的量,废液就经受废液处理过程。当从储存罐中储存的废液中产生热时,由于气味
和气体产生,可增加事故的风险。然而,当在蚀刻剂组合物中包含脂族磺酸时,在废液储存
的过程中产生的热可减少。
的不溶于水的沉淀物。
生的可能性可增大,每片处理的临界尺寸(CD)偏离的变化偏差可能较严重,并且可能不会
发生对废液储存过程中产生热的抑制作用。当C1‑C3烷基磺酸的量大于10wt%时,可能不会
维持蚀刻剂组合物的蚀刻性能,由于蚀刻的速率增加,可发生过度蚀刻,并且可能不会发生
对废液储存过程中产生热的额外抑制作用。
合物的抑制。含氯化合物是指可离解成氯离子的化合物,并且可包含选自由盐酸(HCl)、氯
化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、氯化铵(NH4Cl)、乙磺酰氯(C2H5ClO2S)和甲磺酰氯(CH3ClO2S)组
成的组中的至少一种。
因此,蚀刻轮廓可劣化。当含氯化合物的量大约5wt%时,可进行过多的蚀刻,导致一些金属
接线的损失。
正被蚀刻剂处理的片数可增加。有机酸可为选自由烟酸、乙酸(AcOH)、丁酸、柠檬酸、蚁酸、
葡萄糖酸、乙醇酸、丙二酸、草酸、戊酸、磺基苯甲酸、磺基琥珀酸、磺基邻苯二甲酸、水杨酸、
磺基水杨酸、苯甲酸、乳酸、甘油酸、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、异柠檬酸、丙烯酸、亚氨基二乙
酸和乙二胺四乙酸(EDTA)组成的组中的至少一种。有机酸盐可包括选自由有机酸的钠盐、
钾盐和铵盐组成的组中的至少一种。
机酸和/或有机酸盐的量大于20wt%时,可发生过多的蚀刻(或者可进行过度蚀刻)。因此,
在正在蚀刻的线(例如,栅极线或数据线)上可发生短路。
物的量大于3wt%时,蚀刻剂组合物的边缘蚀刻能力降低。因此,蚀刻剂的性能(和精确性)
可降低。
属可为铜。虽然金属层被阐述为双层,但是示例性实施方式并不限于此。金属层可为包含含
有第一金属和第二金属的合金的单层,或包含具有第一金属层CL1和第二金属层CL2交替堆
叠的至少三层的多层。
第一区域R1和允许一部分光穿过的第二区域R2。绝缘基板INS的上表面可包括对应于第一
区域R1和第二区域R2的区域。绝缘基板INS的对应的区域在本申请中也称为第一区域R1和
第二区域R2。
域R2上光致抗蚀剂层PR可完全去除。因此,绝缘基板INS的表面可暴露。虽然图2和3显示并
且以上相应的说明描述了使用正性光致抗蚀剂去除暴露于光的光致抗蚀剂层的部分,但是
示例性实施方式并不限于此。还可使用去除未暴露于光的光致抗蚀剂层的部分的负性光致
抗蚀剂,并且预见其用于任何合适的示例性实施方式。
有底部的面积大于顶部的锥形。在蚀刻第一金属层CL1和第二金属层CL2之后,保留的光致
抗蚀剂层图案PRP可被去除,从而完全形成最终的金属接线MW。
或数据线。
中使用的薄膜晶体管基板。
泳显示设备、电润湿显示设备和微机电系统(MEMS)显示设备。在一个示例性实施方式中,显
示装置为具有相同结构带有像素的液晶显示面板。因此,为了使读者简明和方便,并且不限
制示例性实施方式的范围,将描述仅一个像素和临近该像素的栅极线GL和数据线DL。
LC。薄膜晶体管基板可为第一显示基板SUB1。
线DL形成在栅极绝缘层GI上,并且在第二方向上延伸,第二方向与第一方向交叉。
图中对应于源极SE和漏极DE之间的区域的区域上。欧姆接触层OHM可形成在有源层ACT和源
极SE之间以及有源层ACT和漏极DE之间。
SE形成,并且,在平面图中,漏极DE的至少一部分与栅极GE重叠。
片CF且配置以阻挡光的阻挡矩阵BM,以及配置以形成具有像素电极PE的电场的公共电极
CE。
视图。
第二层而形成。第一层和第二层可由不同材料形成。第一层可由钛和/或包含钛的钛基金属
形成。第二层可由铜和/或包含铜的铜基金属形成。
绝缘基板INS1的上表面形成的角。在这点上,栅极线GL和栅极GE可形成为具有顺序堆叠的
第一层和第二层的双层结构。
半导体材料和第二半导体材料图案化而形成。第一半导体材料可形成有源层ACT并且第二
半导体材料可形成欧姆接触层OHM。
分离的漏极DE。
及由铜或包含铜的铜基金属形成的第二层。第一金属层和第二金属层的第一层和第二层可
顺序堆叠。可通过使用与蚀刻第一金属层时使用的相同的蚀刻剂组合物蚀刻第二金属层。
因此,第二线部分还可形成为包括顺序堆叠的第一层和第二层的双层结构。
层而形成光致抗蚀剂层图案,以及通过使用光致抗蚀剂层图案作为掩膜而去掉第二绝缘材
料层,可形成钝化层PSV。
影光致抗蚀剂层而形成光致抗蚀剂层图案(未显示),以及通过使用光致抗蚀剂层图案作为
掩膜而使透明导电材料层图案化,可形成像素电极PE。
理解的是,在不背离本发明构思的精神和范围的情况下,可作出对一个或多个示例性实施
方式的修改。
的铜溶解于表2中的蚀刻剂组合物中并且在‑9摄氏度的低温下储存溶液90天之后观察不溶
于水的沉淀物的产生来确定不溶于水的沉淀物的产生。
实施例1 未检出 未产生
实施例11 未检出 未产生
实施例12 未检出 未产生
对比例1 未检出 产生
对比例6 未检出 产生
对比例7 未检出 产生
对比例8 检测出 产生
淀物。而且,从如对比例8中所制备的包含环状磺酸的蚀刻剂组合物的情况中检测出酚,所
述酚为由于其毒性和其它危险性能而遭受环境管制的材料。
产生了不溶于水的沉淀物。而且,在如对比例7中所制备的包含丁磺酸(其为具有四个碳的
脂族磺酸)的蚀刻剂组合物的情况中产生了不溶于水的沉淀物。
蚀刻剂组合物的蚀刻能力的评价。在将预定量的铜粉添加至各蚀刻剂组合物之后,当CD偏
离值超过参照蚀刻试验的CD偏离值的±10%时,混合物被确定为缺陷。在该点的蓄积的铜
浓度示于表3中。这里,参照蚀刻试验的CD偏离值表示当不添加铜粉(Cu 0ppm)时的CD偏离
值。如表3中所示,当蓄积的铜浓度增加时,正被蚀刻的基板的数量也相应地增加。
的Cu浓度为3000ppm。在这点上,包含甲磺酸、乙磺酸和丙磺酸的蚀刻剂组合物显示出具有
相同的蚀刻能力。
刻剂组合物中包含的甲磺酸的量低于0.1wt%时,蓄积的Cu浓度低于2500ppm。因此,对比例
1和对比例3中组合物的蚀刻能力劣化。在这点上,可能不会制备常规的环状磺酸。
剂组合物的总重量,合适的量的有机酸和/或有机酸盐可为约20wt%或更少。
蚀刻剂组合物,金属没有被过度蚀刻。换句话说,当增加蚀刻剂组合物中的有机酸和/或有
机酸盐的量从而增加处理的基板片数时,可向蚀刻剂组合物中添加C1‑C3烷基磺酸以防止
过度蚀刻。
含0.2wt%的硫酸铜的蚀刻剂组合物。表4显示根据Cu浓度的CD偏离值。
定性。铜化合物可包含选自硫酸铜、氯酸铜和硝酸铜组成的组中的至少一种。基于蚀刻剂组
合物的总重量,铜化合物在蚀刻剂组合物中的量可在约0.01wt%至约3wt%的范围内。
沉淀物引起的接线缺陷、用于去除设备和管中的沉淀物的成本、废水处理和工艺产量降低。
而且,由于不包含酚及其衍生物,处理的基板片数增加,热释放可得到抑制,并且可防止环
境问题。
的单层或钛基金属层/铜基金属层的双层的金属接线的其它电子器件。
基板的方法。
的双层形成的金属接线的其它电子器件。
要求和各种明显的修改和等效布置的范围。